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          影响天然气旋进旋涡流量计准确因素的研究与应对措施

          发布日期:2013-09-14  来源:  作者:  浏览次数:
          【导读】:文章结合现场应用经验,对影响天然气旋进旋涡流量计准确计量的因素进行了研究分析,提出了提高其计量准确性的技术措施......

          [摘要] 天然气是一种清洁高效的能源和优质的化工原料,其流量计量作为贸易结算的依据,越来越受到人们的重视。目前用于流量计量的流量计种类繁多,其中旋进旋涡流量计由于量程宽、操作简单、安装方便,在天然气集输站场得到了广泛的应用。文章结合现场应用经验,对影响天然气旋进旋涡流量计准确计量的因素进行了研究分析,提出了提高其计量准确性的技术措施。
              随着天然气产业的迅速发展,天然气流量仪表呈现出多元化的发展趋势。其中旋进旋涡流量计以其量程宽、操作简单、安装方便的优势,在小流量天然气贸易计量中得到了广泛的应用。而在天然气站场的实际应用过程中,由于现场工况条件复杂,一些因素会直接影响计量的准确,从而导致计量争议和纠纷的产生。为实现计量的准确,保证天然气贸易双方的利
          益,就必须对影响旋进旋涡流量计准确的因素进行研究分析,提出应对措施。
          1、工作原理
              当沿着管道轴向流动的气体进入流量计入口时,旋涡发生体强制使气流产生旋涡流,旋涡流旋转前进,到达收缩段时,由于节流使旋涡流加速,当旋涡流再进入扩张段后,因回流作用产生二次旋涡流,此时的旋涡流的旋转频率与气体流速成正比。流量传感器检测到二次旋涡流的频率,通过放大整形后转换为与流速成正比的脉冲信号,再与压力传感器和温度传
          感器检测出的信号通过流量积算仪计算得到气体的压
          力、温度、瞬时流量、累积流量等数据[1]。
          2、影响因素分析及应对措施
              通过现场的实际应用,影响天然气旋进旋涡流量计准确的主要因素有: 流量计线性的原因、天然气中固液杂质影响、设计不合理、安装( 施工) 不规范。
          2. 1 流量计线性的原因
          ( 1) 影响因素分析
          旋进旋涡流量计的线性是构成计量误差的主要因素,是影响其计量准确的重要原因。

          旋进旋涡流量计工作原理示意图
          ( 2) 应对措施
              旋进旋涡流量计线性原因引起的计量误差不可避免,但可以通过误差分段修正功能减少计量误差,提高流量测量的准确度。误差分段修正功能是指应用各流量点系数对流量计分段进行修正,使流量计算模型更好地接近实际流量曲线,从而减小线性因素对流量测量准确度的影响。

          2. 2 天然气中固液杂质对旋进旋涡流量计的影响
          ( 1) 影响因素分析
          未经处理分离的天然气( 伴生气、气井气) 中含有大量的杂质———油、水、固体颗粒等,使用旋进旋涡流量计测量此类气质天然气流量时,会受到杂质的影响,导致计量失真。
          ① 混合的杂质粘附在旋涡发生器上,使旋涡发生器结垢厚度增加、叶片与来流之间夹角发生变化,经过旋涡发生器产生的旋涡流旋转频率变大,这时所测得的流量就会偏高于真实流量,经现场实际证明,非常大可比真实值偏高6%左右;
          ② 含重组分的天然气,流经天然气旋进旋涡流量计时,由于流量计内部阻流件的节流作用,会凝析出大量的油水液体,使测量管径发生变化,直接影响流量测量的准确;
          ③ 压力传感器取压口被异物堵塞,压力传感器不能准确地测量真实压力,进而不能正确的对流量结果进行补偿修正,影响非常终流量值的准确。
          ( 2) 应对措施
          ① 在旋进旋涡流量计之前,加装分离器、过滤器等设备设施,对天然气进行脱水脱杂质处理,保证天然气满足旋进旋涡流量计的测量条件;
          ② 根据气质脏污情况,确定流量计清洗周期,定期清洗,保证旋进旋涡流量计的计量准确;
          ③ 流量计设计安装时,直管段水平位置应高于上下游输气管道,同时应在易积液部位安装排污排液装置,定期排污,避免积液影响正常计量。
          2. 3 设计不规范
          ( 1) 影响因素分析
          ① 选型不合适。部分用气企业流量波动较大,如果仪表选型考虑不够全面,往往会出现小流量漏失或者大流量超线运行的现象。
          ② 站场流程设计未考虑压缩机等大型设备产生的振动干扰对流量计的影响,未设计消减措施。振动产生干扰信号叠加到流量频率信号,被流量计检测元件识别并计算,其流量测量值就会高于流量真实值。
          ③ 流量调节阀、压力调节阀等扰流设备易产生脉动流和漩涡流,如设计安装在天然气旋进旋涡流量计的上游,流量计检测出的漩涡频率增高,所测流量比真实值偏大。
          2) 应对措施
          ① 合理选型,对照技术参数要求( 非常大流量、非常小流量、常用流量、压力范围等) ,结合流量计的技术指标,确定流量计的型号。
          ② 设计时,应注意天然气旋进旋涡流量计与上游设备的距离,避免与上游压缩机等产生振动设备距离过近,无法避免时应考虑消减措施,如管线埋地消减振动传导。
          ③ 调节流量、压力等装置应设计在流量计的下游。如必须安装在流量计上游,可采取加缓冲罐、延长直管段长度等措施消减脉动流和漩涡流。
          2. 4 施工安装原因
          ( 1) 影响因素分析
          ① 天然气旋进旋涡流量计安装方向错误———上下游安装反向,反向安装使旋涡发生器置于流量计的下游,产生的旋涡频率就会降低,从而导致所测流量偏低。
          ② 直管段长度不符合要求。部分天然气站场由于空间位置的限制,直管段长度达不到SY/T 6658—2006 《用旋进旋涡流量计测量天然气流量》中规定的要求: 前直管道10D,后直管段5D。直管段过短使流体流态不能得到充分的发展,流体中存在着畸形流和旋涡流,对基于利用旋涡测量流量的旋进旋涡流量计
          有直接影响。
          ③ 安装过程,管道中的凸出物体( 如垫片和直管段焊接产生的台阶) 会影响流量测量的准确。
          ④ 直管段受重力变形,会对流量测量的准确度产生影响。主要是指流量计由于重力原因,致直管段下坠变形弯曲,达不到流量计的安装使用要求,从而使计量结果偏离真实值。
          ( 2) 应对措施
          ① 安装过程要注意旋进旋涡流量计的安装方向,保证流量计壳体标注的箭头指向与流体流向一致。
          ② 安装施工时,上游的直管段至少应满足10D的长度,下游至少5D 的长度。更不能把流量计的安装方向装反了。试验证明: 一切不合理的安装,都将导致流量计计量值偏低。
          ③ 直管段内壁应光滑,更不能有台阶,连接法兰的焊缝应用砂轮打磨平整。安装流量计前,应吹扫管道内焊渣污物,安装时,注意垫片与两侧法兰同心,不能凸入直管段内部。
          ④ 直管段较长或者口径较小的旋进旋涡流量计安装时,应在流量计下部安装支撑,防止由于重力原因致使直管段变形,同时应尽量消除两侧直管段的应力作用。
          3 结束语
          研究分析影响其准确计量的因素,找出切实有效的应对措施,对天然气旋进旋涡流量计的应用具有指导意义,可规避因设计、安装、使用、维护等原因,造成的计量失真,避免贸易双方经济效益的损失和计量争议纠纷的产生。

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