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分析天燃?xì)饬髁坑?jì)取壓方式對(duì)檢定結(jié)果的影響及優(yōu)化措施
點(diǎn)擊次數(shù)：1825 發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 06:42:45
隨著社會(huì)對(duì)于環(huán)保認(rèn)識(shí)的日益提高，天然氣作為一種清潔能源在工業(yè)生產(chǎn)受到青睞，近年來我國(guó)天然氣工業(yè)得到長(zhǎng)足的發(fā)展。天燃?xì)饬髁坑?jì)作為一種高精度的氣體流量計(jì)量?jī)x表，被越來越廣泛地應(yīng)用于天然氣計(jì)量。在天燃?xì)饬髁坑?jì)的使用過程中，為了保證其計(jì)量的準(zhǔn)確性和可靠性，必須按照檢定規(guī)程對(duì)其進(jìn)行檢定（檢定周期一般為２年），檢定時(shí)要從表體取壓孔取壓進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算。但在實(shí)際生產(chǎn)計(jì)量中往往由于所計(jì)量的天然氣成分不純，通常會(huì)夾雜一些雜質(zhì)油污、沙礫等雜質(zhì)，造成流量計(jì)取壓孔的堵塞和腐蝕，導(dǎo)致正常的檢定過程中取壓工作無法進(jìn)行。于是有的檢定員就直接從管道取壓孔取壓或不取壓，這到底對(duì)流量計(jì)的檢定結(jié)果有沒有影響呢？本文則是利用試驗(yàn)的方法，通過比較流量計(jì)表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下的天燃?xì)饬髁坑?jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)，明確了流量計(jì)在兩種取壓方式下的計(jì)量存在的誤差，對(duì)于天燃?xì)饬髁坑?jì)的檢定工作提供了參考。
１、流量計(jì)工作原理及數(shù)據(jù)處理
１．１天燃?xì)饬髁坑?jì)的工作原理
圖１為天燃?xì)饬髁坑?jì)的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發(fā)生器后，流體被迫繞著發(fā)生器劇烈旋轉(zhuǎn)，形成旋渦。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí)，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。該進(jìn)動(dòng)頻率與流量大小成正比，不受流體的物理性質(zhì)及密度的影響。檢測(cè)元件測(cè)得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)頻率，通過計(jì)算就可得到流量值，且所測(cè)流量值能在較寬的范圍內(nèi)獲得良好的線性度。流量計(jì)算式為：ｑｖ＝ｆ／Ｋ（１）
式中ｑｖ為體積流量，ｍ３／ｓ；ｆ為旋渦頻率，Ｈｚ；Ｋ為流量?jī)x表系數(shù)，ｍ－３。
天燃?xì)饬髁坑?jì)檢定過程中使用的取壓孔在表體的下部或側(cè)部。為了弄清楚取壓方式對(duì)流量計(jì)檢定準(zhǔn)確度的影響，分別在流量計(jì)表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下進(jìn)行了流量計(jì)檢定試驗(yàn)。
１．２試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)裝置為負(fù)壓法臨界流音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，其準(zhǔn)確度等級(jí)為０．３級(jí)，可以滿足一般準(zhǔn)確度等級(jí)為１．５級(jí)的天燃?xì)饬髁坑?jì)的檢定要求，檢定依據(jù)為ＪＪＧ?。保梗?mdash;１９９４速度式流量計(jì)檢定規(guī)程。試驗(yàn)以不同廠家、不同口徑的天燃?xì)饬髁坑?jì)為例，對(duì)采用表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓方式下
不同流量點(diǎn)的流量計(jì)誤差進(jìn)行比較。
以使用廣泛的ＤＮ１００Ｂ天燃?xì)饬髁坑?jì)為例，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為６０ｓ，標(biāo)準(zhǔn)裝置的滯止平均溫度為２８．９℃，空間平均濕度為３０％，流量計(jì)的平均溫度為２８．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計(jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表１、２所示。
由表１、２得到ＤＮ１００Ｂ天燃?xì)饬髁坑?jì)在兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差曲線如圖２所示。
以某公司生產(chǎn)的ＴＤＳ２００ＢＴ天燃?xì)饬髁坑?jì)為
例，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為６０ｓ，標(biāo)準(zhǔn)裝置的滯止平均溫度為２９．７℃，空間平均濕度為４２％，流量計(jì)的平均溫度為２９．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計(jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表３、４所示。兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差曲線如圖３所示。
表１～４中的儀表系數(shù)計(jì)算方法參見ＪＪＧ １９８—１９９４速度式流量計(jì)檢定規(guī)程。流量計(jì)相對(duì)誤差的計(jì)算公式為：
式中Ｅ為流量計(jì)相對(duì)誤差，％；Ｋｉ為檢定過程中計(jì)算得出的儀表系數(shù)，ｍ－３；Ｋ０為原始狀態(tài)的儀表系數(shù)，ｍ－３。
２、取壓方式的影響分析
從以上數(shù)據(jù)表和曲線圖中可以看出：天燃?xì)饬髁坑?jì)型號(hào)一定的情況下，用表體取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較好，用管道取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較差；流量測(cè)點(diǎn)相同的情況下，表體取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較小，管道取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較大；兩種取壓方式引起的誤差隨著流量的增大而逐漸增大，在流量為２?。梗埃埃恚常钑r(shí)兩者相差近６．２％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)。所以，在天燃?xì)饬髁坑?jì)的檢定過程中，應(yīng)避免在流量計(jì)表體取壓孔以外的地方取壓進(jìn)行檢定。
３、流量計(jì)使用改進(jìn)措施
綜上所述，天燃?xì)饬髁坑?jì)在檢定過程中，管道取壓孔取壓方式對(duì)流量計(jì)檢定結(jié)果的影響較大。為了保證天燃?xì)饬髁坑?jì)檢定工作的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和公正性，避免由于流量計(jì)表體取壓孔堵塞而導(dǎo)致檢定員在管道取壓孔取壓對(duì)流量計(jì)進(jìn)行檢定，提出以下改進(jìn)措施。
１）建議天燃?xì)饬髁坑?jì)生產(chǎn)廠家在不影響流量計(jì)性能的前提下，適當(dāng)改進(jìn)流量計(jì)的結(jié)構(gòu)，比如可以提高取壓孔的位置，避免其被雜物堵塞。
２）用戶在使用現(xiàn)場(chǎng)可在天燃?xì)饬髁坑?jì)前端安裝過濾裝置，將雜物濾除掉。
３）天燃?xì)饬髁坑?jì)出廠時(shí)將取壓孔外部螺絲涂抹潤(rùn)滑油，同時(shí)將取壓孔內(nèi)部用橡皮塞堵上，防止雜物堵塞和取壓孔生銹。
４）天燃?xì)饬髁坑?jì)檢定過程中，如果點(diǎn)流量變化較大，而流量計(jì)壓力變化不明顯時(shí)，檢定系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置取壓無效報(bào)警，以提示檢定人員采取相應(yīng)補(bǔ)救措施。
１、流量計(jì)工作原理及數(shù)據(jù)處理
１．１天燃?xì)饬髁坑?jì)的工作原理
圖１為天燃?xì)饬髁坑?jì)的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發(fā)生器后，流體被迫繞著發(fā)生器劇烈旋轉(zhuǎn)，形成旋渦。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí)，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。該進(jìn)動(dòng)頻率與流量大小成正比，不受流體的物理性質(zhì)及密度的影響。檢測(cè)元件測(cè)得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)頻率，通過計(jì)算就可得到流量值，且所測(cè)流量值能在較寬的范圍內(nèi)獲得良好的線性度。流量計(jì)算式為：ｑｖ＝ｆ／Ｋ（１）
式中ｑｖ為體積流量，ｍ３／ｓ；ｆ為旋渦頻率，Ｈｚ；Ｋ為流量?jī)x表系數(shù)，ｍ－３。
天燃?xì)饬髁坑?jì)檢定過程中使用的取壓孔在表體的下部或側(cè)部。為了弄清楚取壓方式對(duì)流量計(jì)檢定準(zhǔn)確度的影響，分別在流量計(jì)表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下進(jìn)行了流量計(jì)檢定試驗(yàn)。
１．２試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)裝置為負(fù)壓法臨界流音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，其準(zhǔn)確度等級(jí)為０．３級(jí)，可以滿足一般準(zhǔn)確度等級(jí)為１．５級(jí)的天燃?xì)饬髁坑?jì)的檢定要求，檢定依據(jù)為ＪＪＧ?。保梗?mdash;１９９４速度式流量計(jì)檢定規(guī)程。試驗(yàn)以不同廠家、不同口徑的天燃?xì)饬髁坑?jì)為例，對(duì)采用表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓方式下
不同流量點(diǎn)的流量計(jì)誤差進(jìn)行比較。
以使用廣泛的ＤＮ１００Ｂ天燃?xì)饬髁坑?jì)為例，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為６０ｓ，標(biāo)準(zhǔn)裝置的滯止平均溫度為２８．９℃，空間平均濕度為３０％，流量計(jì)的平均溫度為２８．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計(jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表１、２所示。
由表１、２得到ＤＮ１００Ｂ天燃?xì)饬髁坑?jì)在兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差曲線如圖２所示。
以某公司生產(chǎn)的ＴＤＳ２００ＢＴ天燃?xì)饬髁坑?jì)為
例，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為６０ｓ，標(biāo)準(zhǔn)裝置的滯止平均溫度為２９．７℃，空間平均濕度為４２％，流量計(jì)的平均溫度為２９．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計(jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表３、４所示。兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差曲線如圖３所示。
表１～４中的儀表系數(shù)計(jì)算方法參見ＪＪＧ １９８—１９９４速度式流量計(jì)檢定規(guī)程。流量計(jì)相對(duì)誤差的計(jì)算公式為：
式中Ｅ為流量計(jì)相對(duì)誤差，％；Ｋｉ為檢定過程中計(jì)算得出的儀表系數(shù)，ｍ－３；Ｋ０為原始狀態(tài)的儀表系數(shù)，ｍ－３。
２、取壓方式的影響分析
從以上數(shù)據(jù)表和曲線圖中可以看出：天燃?xì)饬髁坑?jì)型號(hào)一定的情況下，用表體取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較好，用管道取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較差；流量測(cè)點(diǎn)相同的情況下，表體取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較小，管道取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較大；兩種取壓方式引起的誤差隨著流量的增大而逐漸增大，在流量為２?。梗埃埃恚常钑r(shí)兩者相差近６．２％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)。所以，在天燃?xì)饬髁坑?jì)的檢定過程中，應(yīng)避免在流量計(jì)表體取壓孔以外的地方取壓進(jìn)行檢定。
３、流量計(jì)使用改進(jìn)措施
綜上所述，天燃?xì)饬髁坑?jì)在檢定過程中，管道取壓孔取壓方式對(duì)流量計(jì)檢定結(jié)果的影響較大。為了保證天燃?xì)饬髁坑?jì)檢定工作的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和公正性，避免由于流量計(jì)表體取壓孔堵塞而導(dǎo)致檢定員在管道取壓孔取壓對(duì)流量計(jì)進(jìn)行檢定，提出以下改進(jìn)措施。
１）建議天燃?xì)饬髁坑?jì)生產(chǎn)廠家在不影響流量計(jì)性能的前提下，適當(dāng)改進(jìn)流量計(jì)的結(jié)構(gòu)，比如可以提高取壓孔的位置，避免其被雜物堵塞。
２）用戶在使用現(xiàn)場(chǎng)可在天燃?xì)饬髁坑?jì)前端安裝過濾裝置，將雜物濾除掉。
３）天燃?xì)饬髁坑?jì)出廠時(shí)將取壓孔外部螺絲涂抹潤(rùn)滑油，同時(shí)將取壓孔內(nèi)部用橡皮塞堵上，防止雜物堵塞和取壓孔生銹。
４）天燃?xì)饬髁坑?jì)檢定過程中，如果點(diǎn)流量變化較大，而流量計(jì)壓力變化不明顯時(shí)，檢定系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置取壓無效報(bào)警，以提示檢定人員采取相應(yīng)補(bǔ)救措施。