VIP园地
   
计量法规
   
  OIML国际建议
   
  国家计量检定规程目录
   
  国家标准
   
  中华人民共和国计量法
   
  部门、地方计量检定规程目录
   
   
 
 
相关网站
 
 
 技术论文


天然气计量与流量计选型

尤道繁
上海飞奥燃气设备有限公司(上海201201)

摘 要 调研分析了国内外一些天然气流量计的特点、适用情况,介绍了燃气流量计选型体会和国外先进流量计现场应用情况及分析结果;并介绍了学习相关外国标准的知识。
主题词 天然气 流量计 计量
Abstract The characteristics and applicability of some natural gas flowmeters at home and abroad are analyzed. Some experiences on the selection and application of natural gas flowmeters are introduced. An understanding about related foreign standards is also given.
Subject Headings Natural gas, Flowmeter, Measurement


  近年来,燃气事业得到了迅猛的发展。人们对商品天然气计量技术的研究和发展越来越重视。外国先进的计量仪表也不断进入我国,在一些贸易计量交接口发挥着重要作用,同时促使了我国天然气计量水平的逐步提高。

国内天然气流量计的调研与分析


  目前我国的天然气计量水平与国际先进水平相比还有很大差距。主要表现在:计量仪表质量(复检合格率不高),仪表配套性差(缺少通用智能二次表),计量系统配套性差(在线检定溯源率)。
  国内用于贸易计量的流量计主要有以下几种:

1 孔板流量计

  我国天然气计量目前仍是传统的差压式仪表占主要地位。据调查,在石油天然气行业,采用孔板流量计作贸易计量的约占95%以上,大部分是国产表。
  孔板流量计的主要优点:
  (1)适用于较大口径管道的计量(目前口径大于DN600的流量计一般只能选用孔板)。
  (2)无可动部件,耐用。
  (3)应用历史悠久,标准规定最全。
  (4)制造相对容易,价格便宜。
  缺点是:
  (1)测量范围(量程比)窄,为3:1,且合理使用的流量是满量程的30%~80%。
  (2)压力损失最大,可达25%~50%。
  (3)计量准确度受安装条件影响很大。
  (4)前后直管段要求长(据SY/T6143一1996规定,β=0.5时,弱扰动至少为前14D,后6D;强扰动至少为前40D,后6D),占地面积大。
  (5)计量准确度受人为因素影响大。
  (6)不能直读出计量结果,使用不便。
  与孔板流量计配套的检测仪表主要类型有:机械式仪表、电动单元组合仪表、微机型仪表。
  CWD-430型双波纹管差压计是典型的机械式仪表,目前在我国油气田应用仍十分广泛。中小规模的天然气贸易计量几乎全用这种仪表,这也是国内孔板流量计的主要配套方式。这种仪表系统简单,投资少,但准确度低,人为影响因素多,附加误差大,测量参数不能远传,不便集中管理,是一种相当落后的计量方法。
  电动单元组合仪表一般由差压、压力、温度变送器及三笔记录仪构成,由人工或由长图求积仪对三个参数取值后进行流量计算。这种流量计量模式与机械式仪表基本相同,取值过程中也会有附加误差,投资和维修费用相对高。但由于采用了变送器,信号可远传,便于集中控制。
  微机型仪表由积算仪或计算机代替了上述的记录仪,信号由计算机处理,按国标公式计算得出计量结果。这一配套技术提高了自动化水平和计量准确度。

2 气体涡轮流量计

  目前在油气田应用的国产气体涡轮表的准确度都为1.5级,基本都是小口径表。这些表初检都合格,但年复检合格率都不太理想。由于国产表比进口表便宜许多,仍有用户指名要用国产表。
  国产涡轮流量计的优点是:测量范围(量程比)宽,新表重复性好,准确度高,结构轻便,脉冲量输出,便于和计算机配套。但由于国产涡轮流量计设计结构、加工精度及材质等方面的原因,叶轮轴承易被介质中杂物磨损或卡死,实际使用效果不太理想,因此在油气田中使用不多。

3 气体腰轮流量计(Roots)

  这是一种容积式流量计,准确度高,不需直管段,量程比为10:1。由于大口径流量计特别笨重,故很少用,主要用于小口径管线上的计量。该种流量计由于结构上的原因,要求安装时壳体不能承受管线的各种应力,且要求介质非常干净,否则转子易卡住。对于城市燃气计量,腰轮转子卡住就意味着切断供气(转子结构决定),这造成的损失往往不可估量,这是不允许发生的。因此,它的应用受到一定影响。

4 涡街流量计

  它无可动部件,量程宽,在石化行业应用较广,在油气田气体贸易计量中也有适量应用。但由于其对雷诺数有要求:Re≥4000,使得使用范围受到限制。国内涡街流量计大多采用应力式压电晶体检测元件,抗干扰性能差,不适合在有振动干扰的管网中应用,作贸易计量的可靠性差。因此,推广量也很少。

5 旋进旋涡流量计

  最近几年来,旋进旋涡流量计在一些油田伴生气计量中得到广泛应用。DN25~DN200口径的流量计在油田的计量间、中转站常可见到。这种流量计与涡街流量计有相似之处,但压力损失明显增大,在石油化工、城市燃气等生产环节中不允许使用。

6 超声流量计

  90年代以来,气体超声流量计开始在天然气工业中应用,它的优异特性已引起国际上的重视。特别是多声道式气体超声流量计更有显著的特点:准确度高,可达±0.5%;范围度宽,大口径流量计可达100:1以上;最大口径流量计可做到1600mm以上;无可动部件,坚固耐用;流量计可干校,干校准确度可达±1%。国内现有少数用户刚开始用国外产的超声流量计。目前不足之处为:只适用于中大口径;价格昂贵。


流量计的选型


  在流量计的使用中首先遇到的是仪表的选型问题。流量计选型并不是一件容易的事,它要考虑的因素很多。大致有:仪表性能、流体特性、安装要求、环境条件、以及价格因素等。要经过周密分析比较,深思熟虑后才能作出决定。一旦决定有误,可能使整个测量导致失败。其中对测量对象(即流体的实际状况)的确切了解非常重要,在此要指出,并非用户对自己的测量对象都有准确的了解,往往需要选型设计人员进行深入调查才能搞清楚。
  在城市燃气系统的计量调压站设计中,应选择何种流量计,大致有这样几个方面。
  对在石油计量系统工作几十年的计量人员来说,对于天然气等气体计量,往往会不加思索地选择孔板流量计,会认为这是早已定论的。但深入分析后就清楚地看出孔板是不合适的。城市燃气计量调压站的下游往往是众多的分散用户,有的甚至是清一色的居民。在做饭时间大家都用气,流量最大,两顿饭之间基本都不用气,流量最小。起伏如此大的流量范围用一块量程比为3:l的孔板是肯定不适用的,在小于孔板最小流量时就不计量了。例如某块孔板量程为300~900m3/h,当只有几户居民在用气,气流量小于300 m3/h时,供气方就要亏损。
  目前孔板流量计常用于以下场合:①大口径场合,当口径大于600mm时,一般没有其他仪表可选,只能选用孔板;②在整个计量过程中,流量比较恒定,流量波动范围不超过孔板3:l的量程比;③用于工业监控计量,即使波动范围大,可用一组口径连续的孔板(十多块)的量程来覆盖,同时不计较在更换孔板时(指可不停产换孔板的高级孔板阀)不计量的那部分天然气漏失量。
  油田人员选型流量计的另一原则是,选择没有可动元件的流量计,认为这样无磨损,流量计耐用。因此,就考虑选涡街流量计。但分析后认为,涡街流量计的使用范围因斯特劳哈数St有所限制(Re≥4000),即计量调压站下游在小流量时,流速达不到要求,也就无法计量准确,所以选涡街流量计也不合适。
  前面已提到,腰轮流量计万一卡住,等于切断气源,因此腰轮不能用。
  旋进旋涡流量计因压力损失较大(且国产表抗干扰能力差),对于计较压损的调压站也是不适用的。
  最后,还是选中了涡轮流量计,主要使用国外先进的高质量气体涡轮流量计。它量程宽,测量范围度可达15:1~30:1,在高压输气的情况下测量范围还可以增大;压损小;准确度不低于1级,其受流场变化的影响比孔板流量计小。比较而言,涡轮流量计结构紧凑,尺寸小。安装方便,费用低。另一个显著特点是:脉冲输出,更方便与计算机配套使用。它们都解决了叶轮轴承耐用、耐较脏介质、抗干扰、维护量极少等问题。如轴承采用波音飞机发动机轴承材料、设计为全密封状态,使脏介质很难影响到轴承部位等。据资料介绍,优质的流量计都能保证在使用8~15年后仍能保持原来的准确度。
  据调查,在欧洲和美国天然气工业中,涡轮流量计是继孔板流量计之后的第二种法定天然气流量计,已发展为多品种、多规格、全系列、批量生产的天然气流量计。它的实际应用量亦仅次于孔板流量计。荷兰天然气工业应用涡轮流量计就有几千台,在俄罗斯也有大量应用。
  应用气体涡轮流量计的标准规范也十分完备。国际标准化组织在1993年颁布了国际标准ISO9951《封闭管道中气体流量的测量--涡轮流量计》;国际法制计量组织(OIML)颁布了与气体涡轮流量计有关的两个国际建议R6《气体体积流量计的一般规范》及R32《旋转活塞式气体流量计和涡轮流量计》;而美国颁布的AGA7号报告《用涡轮流量计测量燃气流量》为以上标准的制定打下了坚实的基础。
  事实上,我们经过几年的国外先进流量计的实际应用,使燃气计量得到了较好的解决。

 

 
| 首 页 | 常用图表 | 网站建设 | 网站地图 | 关于我们 | 请您留言 | 联系方式