基于当前天然气计量仪器的发展状况,从测量原理角度分析,天然气流量计可划分为5类,分别为超声波流量计、涡轮流量计、腰轮流量计、孔板流量计以及皮膜表[1,2,3,4]。各类流量计具体工作原理和特点等如表1所示。
天然气状态对压力与温度的变化十分敏感,气体体积在计量标准状态下,根据介质材料温度和压力,结合实际天然气运营情况,合理调准天然气标准范围,可以有效降低计量偏差。在北方,冬夏温差大,天然气流量计量误差范围3%~8%,倘若未制定介质压力和温度计量规范,燃气公司会有一定程度损失[1,2,3,4]。
天然气计量精度也受到环境温度变化而变化,环境温度变化时,测量精度有所降低。长时间处于温度不稳定状态会导致仪器出现问题,计量装置中有一种仪器为流量传感器,是一种热膨胀性材料制成的,流量传感器对工作环境温度的变化感知很灵敏。计量环境温度很低时,天然气计量会较慢,计量误差也会较大,一般为正常计量值的2.6~3.9倍,表明工作环境温差变化对计量仪表计量精度影响较大[5]。
仪器操作人员对计量规范的认识以及技能的提高,有利于降低人为计量偏差。针对从事流量计量工作的人员,要加强技能培训和学习,提高计量队伍整体综合水平,首先,要了解计量仪表性能,检测不同压力和温差下仪表流量,根据工作环境选择型号、性能合适的计量仪器;其次,对操作人员进行安装培训,特别要了解计量器的工作原理,避免因人为操作不当导致计量仪器安装不对,引起较大的计量偏差。针对上述问题,要加强对工作人员技能培训,普及天然气流量计量误差知识,掌握计量装置工作原理,才能有效保证燃气公司天然气输送运行状态安全。
速度式流量计中使用最为广泛的是超声波流量计,速度式流量计还包括涡轮流量计、涡街流量计、旋进涡轮流量计。对速度式流量计计量精度影响较大的因素主要有:
(1)流体密度、粘度。密度和粘度越大,计量阻力越大,计量精度会降低,只有流体流速和流态均较平稳时,才能提高计量精度。
(2)对涡轮流量计安装要求。测量仪器安装偏斜也会造成计量误差。
(3)机械部件。仪器部件尺寸也会对涡轮仪计量结果产生影响,流体含有杂质或者流量计长时间运行,会对成轴承压产生磨损,计量准确性降低。
容积式流量计最为典型的是腰轮流量计,计算流量公式如下:
式中:q为体积流量,m3/s;n为转动次数,周/s;V为一定时间排出流量体积,m3/时间。
其中泄漏量对计量准确性影响较大。泄漏量与流量计组成部件间隙有关,部件之间的间隙越大,计量误差越大,计算泄漏量引起的流量误差公式如下:
式中:E为相对误差;q为容室体积;α为齿轮比常数;ε为泄漏量;Q为流量。
在选用流量计的时候,应注意对仪器部件间隙参数检查,确保各项参数在精度允许范围内,才能满足误差测量要求。
差压式流量计主要为孔板流量计,对该仪器测量精度影响较大的是天然气的流体特性、仪器本身性能、以及安装使用条件等,具体分析如下:
(1)压力和温度。环境温度和压力的变化对天然气密度、压缩系数以及粘度都会产生影响,测量流体中含有杂质可能会导致部件转角口、管弯处形成冲刷和腐蚀。
(2)仪器性能。流量计仪器孔板厚度、端面平整度、部件的轴度、取压位置、引压管位置的设定以及引管长度等,都会对流体积液产生影响,从而计量结果精度降低。
(3)工况条件。安装管线合理性直接关系到流量计偏离中心,直管段测量的准确性。同时,环境温度、湿度、电磁干扰等对测量仪器有影响。
正确选择流量计的种类,了解各种流量计的使用要求,对提高天然气计量精度、降低计量偏差十分重要。操作人员应提高专业技能和知识水平,熟悉掌握仪器仪表技术特征,减少操作误差,提高计量准确率,确保设备安全运行。
摘要：本文在调研我国当前天然气流量计仪器发展状况前提下,从工作原理、设计理念和应用方向等方面,详细介绍了不同天然气流量计的异同点,同时分析了压力、温度以及操作人员技能等方面对计量准确性的影响,随后,从具体的测量仪器角度,分别阐述了速度式流量计、容积式流量计以及差压式流量计对测量精度影响因素。计量仪器性能、介质、温度、测量工况以及部件安装条件等都会对天然气计量结果产生一定的影响,为了提高天然气计量精度,必须掌握各个计量仪器工作原理以及运行参数,使仪器参数达到天然气计量允许范围内,才能降低天然气计量偏差,提高计量精度。
关键词：计量计类型,计量精度,影响,分析
[1] 黄黎明,陈赓良,张福元,等.天然气能量计量理论与实践[M].北京:石油工业出版社,2010.
[2] 中国国家标准化管理委员会.GB/T 18603-2001天然气计量系统技术要求[S].北京:中国标准出版社,2001.
[3] 张永红.天然气流量计量(第二版)[M].北京:石油工业出版社,2001.
[4] 朱聪,蒋洪,阳朝晖,等.提高标准孔板流量计测量准确度的措施[J].油气储运,2005,24(2):45-47.
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