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氣體渦輪流量計(jì)怎樣提高測量精度

點(diǎn)擊次數(shù):699 發(fā)布時(shí)間:2023-09-12 08:50:48

氣體渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,采用渦輪原理進(jìn)行測量,量程比可高達(dá)40∶1,精度在±0.5%以內(nèi),慣性小。尺寸小的氣體渦輪流量計(jì)的時(shí)間常數(shù)可達(dá)0.01 s,廣泛應(yīng)用于石油、天然氣行業(yè)中。


1、氣體渦輪流量計(jì)的工作原理

當(dāng)氣體進(jìn)入流量計(jì)時(shí),*先通過特殊結(jié)構(gòu)的前導(dǎo)使流體加速。在流體的作用下,由于渦輪葉片與流體流向成一定角度,此時(shí)渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,在克服阻力矩后開始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)諸力矩達(dá)到平衡,轉(zhuǎn)速恒定,渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與流量成線性關(guān)系。利用電磁感應(yīng)原理,通過旋轉(zhuǎn)的渦輪驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器頂端導(dǎo)磁體周期性地改變磁阻,使磁場也相應(yīng)發(fā)生變化,從而在線圈兩端感應(yīng)出與流體體積流量成正比的脈沖信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)前置放大器放大、整形后與壓力傳感器、溫度傳感器檢測到的壓力、溫度信號(hào)同時(shí)輸入到流量積算儀進(jìn)行計(jì)算處理,直接顯示出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20 ℃,101.325 kPa)的瞬時(shí)體積流量和累計(jì)體積。


2、測量精度的影響因素及措施

2.1 流量計(jì)的選型

流量計(jì)的選型直接影響其測量精度。應(yīng)根據(jù)使用條件及測量介質(zhì)的特性選擇合適量程比、精度等級(jí)、公稱直徑、工作壓力的氣體渦輪流量計(jì),實(shí)現(xiàn)流量的溫度、壓力補(bǔ)償和壓縮因子修正。不同精度等級(jí)的氣體渦輪流量計(jì)的測量相對(duì)誤差見表1,表1中qmin為流量計(jì)測量范圍內(nèi)的*小流量,qmax為流量計(jì)測量范圍內(nèi)的*大流量。精度等級(jí)為1.5、1.0級(jí)的氣體渦輪流量計(jì)參數(shù)分別見表2、3。

表1 不同精度等級(jí)的氣體渦輪流量計(jì)的測量相對(duì)誤差

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表2 精度等級(jí)為1.5級(jí)的氣體渦輪流量計(jì)參數(shù)

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表3 精度等級(jí)為1.0級(jí)的氣體渦輪流量計(jì)參數(shù)

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2.2 流量計(jì)的安裝

流量計(jì)的安裝方式對(duì)其測量精度也有影響。流量計(jì)對(duì)安裝點(diǎn)的上下游直管段有一定的要求,否則會(huì)影響測量精度。

氣體渦輪流量計(jì)必須水平安裝在等徑直管道上,管道傾斜度必須控制在5°以內(nèi),安裝時(shí)流量計(jì)軸線應(yīng)與管道軸線同心,流向要一致。氣體渦輪流量計(jì)的上游管道應(yīng)為長度不小于10D(D為管道內(nèi)直徑)的等徑直管段,下游管道應(yīng)為長度不小于5D的等徑直管段;若流量計(jì)安裝點(diǎn)的上游有漸縮管,流量計(jì)上游管道應(yīng)為長度不小于15D的等徑直管段,下游管道應(yīng)為長度不小于5D的等徑直管段;若流量計(jì)安裝點(diǎn)的上游有漸擴(kuò)管,流量計(jì)上游管道應(yīng)為長度不小于18D的等徑直管段,下游管道應(yīng)為長度不小于5D的等徑直管段;若流量計(jì)安裝點(diǎn)上游在同一水平面內(nèi)有90°彎頭,流量計(jì)上游應(yīng)有長度不小于20D的等徑直管段,下游應(yīng)有不小于5D的等徑直管段。


2.3 流量計(jì)的磨損

在氣體渦輪流量計(jì)中,渦輪高速轉(zhuǎn)動(dòng),葉片及軸承容易磨損,需要定期校驗(yàn),其潤滑十分重要。應(yīng)加強(qiáng)流量計(jì)的管理維護(hù),及時(shí)給流量計(jì)補(bǔ)充潤滑油,減小流量計(jì)的磨損,提高測量精度。


2.4 天然氣的潔凈度

天然氣無潤滑性,若含有少量油污和固體顆粒物,容易造成軸承磨損及葉輪卡住,從而影響測量精度。應(yīng)提高天然氣的潔凈度,可通過過濾、脫硫、脫水,除去天然氣中的固體顆粒物、油污、水分及腐蝕性成分。


2.5 流體的脈動(dòng)效應(yīng)

流量計(jì)參比條件下的精度是基于定常流,定常流是在測量管段中流量不**間而變化的一種流動(dòng)狀態(tài)。實(shí)際上所有的管道內(nèi)流動(dòng)都是不穩(wěn)定的,無論層流狀態(tài)還是湍流狀態(tài),總存在各種干擾。天然氣計(jì)量過程中其壓力、速度等會(huì)不停地發(fā)生變化,從而產(chǎn)生脈動(dòng)效應(yīng)。天然氣計(jì)量末端一般為用戶,脈動(dòng)效應(yīng)多由旋轉(zhuǎn)式或往復(fù)式壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生。同時(shí)管道中流體的共振和流量控制設(shè)備的周期振蕩,例如控制閥的振蕩,也是脈動(dòng)效應(yīng)的主要起因。導(dǎo)致渦輪流量計(jì)產(chǎn)生誤差的主要因素是脈動(dòng)流的頻率(簡稱脈動(dòng)頻率),脈動(dòng)頻率越小,結(jié)果越接近真值;脈動(dòng)頻率越大,結(jié)果誤差越大。脈動(dòng)流出現(xiàn)時(shí),流量計(jì)顯示的流速往往遠(yuǎn)大于真實(shí)流速,出現(xiàn)正誤差,相對(duì)誤差*大可達(dá)50%。

脈動(dòng)流出現(xiàn)的原因主要有:①管路中存在阻流件,包括調(diào)壓裝置、過濾裝置、彎頭、閥門等。②下游用戶用氣量波動(dòng),且未設(shè)置儲(chǔ)氣調(diào)峰設(shè)施,造成天然氣流量忽大忽小,容易形成脈動(dòng)流。③流體壓力過低、流速過快均會(huì)導(dǎo)致流體流態(tài)不穩(wěn)。④流量計(jì)表面不清潔,天然氣中含液體均會(huì)造成氣流脈動(dòng)。⑤天然氣中含有雜質(zhì),影響氣體流態(tài),特別是過濾裝置、整流裝置被雜質(zhì)堵塞后,易形成脈動(dòng)流。

為減小脈動(dòng)效應(yīng)對(duì)計(jì)量精度的影響,應(yīng)減少甚至避免計(jì)量裝置前的任何阻流件,在條件許可的情況下,避免上游節(jié)流、調(diào)壓,需要在上游節(jié)流、調(diào)壓時(shí),要延長上游直管段長度,并在離流量計(jì)盡可能遠(yuǎn)的地方進(jìn)行節(jié)流、調(diào)壓。盡量避免低壓供氣,保證天然氣氣質(zhì)符合要求,不含粉塵、油污、水等雜質(zhì),在氣質(zhì)沒有保證的情況下,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該相應(yīng)提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。配置合適的低通濾波器將脈動(dòng)阻尼掉,可設(shè)置緩沖罐,使殘存的脈動(dòng)不足以影響流量計(jì)量或只對(duì)流量計(jì)量造成很小的誤差。


3、治理實(shí)例

云南某CNG加氣站于2016年8月正式投運(yùn),使用精度等級(jí)為1.0級(jí)的QWLJ-100氣體渦輪流量計(jì)。氣體渦輪流量計(jì)安裝在同一水平面的等徑直管道上,其前端設(shè)置燃?xì)膺^濾器、調(diào)壓器,后端設(shè)置緩沖罐、止回閥、壓縮機(jī)。投運(yùn)初期,氣體渦輪流量計(jì)測得的累計(jì)量遠(yuǎn)大于售氣累計(jì)量,天然氣輸差率高達(dá)8%。多方面進(jìn)行原因查找,比如通過氣源取樣分析,發(fā)現(xiàn)氣源質(zhì)量穩(wěn)定;對(duì)流量計(jì)重新檢定,檢定結(jié)果顯示流量計(jì)準(zhǔn)確;進(jìn)行工藝管道及設(shè)備泄漏排查,均未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。在壓縮機(jī)運(yùn)行過程中聽到氣流一股一股哧哧變化的聲音,初步判斷為緩沖罐入口管道上的止回閥(H41X型)振動(dòng),從而引起管道一同振動(dòng),且振動(dòng)劇烈。查閱相關(guān)資料后,判定在壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生了脈動(dòng)流,即產(chǎn)生了脈動(dòng)效應(yīng),導(dǎo)致測量精度降低。通過更換另一型號(hào)的止回閥(H44X型),發(fā)現(xiàn)氣體渦輪流量計(jì)計(jì)量的累計(jì)量與售氣累計(jì)量差距大幅縮小,輸差率由8%下降到了1.48%,效果明顯。


4、結(jié)語

影響氣體渦輪流量計(jì)測量精度的因素很多。做好流量計(jì)的選型、安裝、維護(hù),提高天然氣的潔凈度,合理進(jìn)行設(shè)備配置,避免脈動(dòng)效應(yīng)的發(fā)生,可提高氣體渦輪流量計(jì)的測量精度。

上一篇:影響氣體渦輪流量計(jì)不準(zhǔn)原因與處理

下一篇:氣體渦輪流量計(jì)的型號(hào)規(guī)格

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