- 企業(yè)類型:制造商
- 新舊程度:全新
- 原產(chǎn)地:江蘇
1 目前孔板流量計計量中存在的問題
流量計量儀表品種多,計算模型五花八門,如標準孔板流量計、渦街流量計、漩渦流量計、超聲流量計等,除了標準孔板流量計外,缺乏必要的標準或規(guī)范支持。
孔板流量計在20世紀初即使用于天然氣流量測量,經(jīng)過一個世紀漫長的發(fā)展過程,它已成為全世界主要的天然氣流量計,據(jù)估計,目前在國外它約占60%,而在國內(nèi)占90%以上。美國AGA(美國氣體協(xié)會)3號(孔板流量計計量天然氣及其它烴類流體)就是針對天然氣計量的標準,從1955年發(fā)布起已經(jīng)過多次修訂(1955年版,1969年版修訂,1985年第二版,1990-1992年第三版,2000年第四版),尤其是第三版有實質性的修訂,它是在80年代國際上對孔板流量計進行大規(guī)模研究試驗的基礎上進行的,AGANO3總結了幾十項針對天然氣計量的專項研究,其中大部分的實驗介質就是天然氣,可以說用孔板流量計測量天然氣流量已經(jīng)進行過非常深入細致的研究試驗,積累的實踐經(jīng)驗亦很豐富,在量的基礎上產(chǎn)生了質的飛躍,其標志就是標準化,即使用標準孔板流量計,可以無須實校準而確定信號(差壓)與流量的關系,并估算其測量誤差,目前在全部流量計中它亦是達到此標準的。
但是孔板流量計一般由三部分組成:節(jié)流裝置、差壓變送器和流量顯示儀。在現(xiàn)場惡劣的工作條件下,節(jié)流裝置與差壓變送器及其連接部分引壓管線是使用維護的重點?!短烊粴饬髁康臉藴士装逵嬃糠椒ā罚⊿Y/6143-1996)中指出,天然氣從地層中開采出來,雖經(jīng)分離,除塵和過濾,因其所含成份十分復雜,從單井計算,集氣計量到配氣計量,氣體組分各不相同,所以節(jié)流裝置在使用中所受到的腐蝕亦各不同。特別對孔板直角人口邊緣和測量管內(nèi)壁的沖刷、腐蝕尤為嚴重,這將影響孔板直角入口邊緣弧半徑rk 和測量管內(nèi)壁的相對粗糙k/d的規(guī)定標準,流出系數(shù)C將發(fā)生變化,流量測量不確定度超出估計數(shù)。輸出信號為模擬信號,重復性不高,對整套流量計的度影響因素多且錯綜復雜,因此度提高的難度很大。
1.1 被測流體特性的影響
由于天然氣本身的性質,會隨著外界環(huán)境溫度的變化而發(fā)生復雜的變化,從而影響流量計的測量。對于天然氣的測量,必須首先確定天然氣的工作溫度和壓力,因為外界溫度的變化,會使天然氣本身的壓力和溫度也發(fā)生變化,都有可能造成過大的密度變化和壓縮系數(shù)變化。低密度氣體對某些測量方法呈現(xiàn)困難,此時就要改變所選擇的測量方法,或者作溫度和(或)壓力修正,以保證測量準確準確度。因此在評估流量計的適應性時,要掌握氣體的溫度- 粘度特性。雖然氣體的粘度因溫度和壓力變化的值一般較低,但是對流量計量的度還是有一定的影響。
在礦場計量中或測量含有雜質的天然氣時,雜質會腐蝕儀表接觸件,使接觸表面結垢或析出結晶,將減少活動部件的間隙,從而改變流量計使用性能參數(shù),降低敏感元件的靈敏度或測量性能,影響計量。
對于油田濕氣(伴生氣),其中含有大量的飽和水蒸氣,在溫度降低時會有水凝結;分離不凈的濕氣含有油滴或油污,屬于臟污介質;間斷計量,將有油、水沉積在管線內(nèi);它們屬于多組分流動,計量時應謹慎對待.。經(jīng)驗表明,單相通用流量儀表用于多組分或多相流體,測量性能會改變(或大幅度改變)。單相流動的氣體有時也會呈現(xiàn)雙相,例如濕氣中水微粒隨著天然氣流動,環(huán)境溫度或天然氣壓力偏離原定狀態(tài),儀表就有可能不適應。測量氣液雙相流時盡可能采用分離后分相測量,以保證小測量不確定度,然而對有些場合這種方法不切實可行或不符合要求。
1.2 儀表性能的影響
孔板流量計本身引起的誤差原因主要有:孔板入口直角銳利度;管徑尺寸與計算不符;孔板厚度誤差;節(jié)流件附件產(chǎn)生臺階、偏心;孔板上游端面平度;環(huán)室尺寸產(chǎn)生臺階、偏心;取壓位置;焊接、焊縫突出;取壓孔加工不規(guī)范或堵塞;節(jié)流件不同軸度等等。這些因素都有可能影響孔板的重復性,重復性是由儀器本身原理與制造質量所決定,它在過程控制應用中是重要的指標。而度除取決于重復性外,尚與量值標定系統(tǒng)有關。在實際應用中,儀表優(yōu)良的重復性被許多因素包括流體粘度、密度等變化所干擾,都會影響測量。若儀表輸出特性是非線性的,則這種影響更為突出。
流量儀表輸出主要有線性和平方根非線性兩種。大部分流量儀表的非線性誤差不列出單獨指標,而包含在基本誤差內(nèi)。然而對于寬流量范圍脈沖輸出用作總量積算的儀表,線性度是一個重要指標,使有可能在流量范圍內(nèi)用同一個儀表常數(shù),線性度差就要降低儀表度。
應用于脈動流動場所應注意儀表對流動階躍變化的響應。有些使用場所要求儀表輸出跟隨流動變化,而另一些為獲得綜合平均只要求有較慢響應的輸出。瞬態(tài)響應(transient response)常以時間常數(shù)或響應頻率表示,其值前者從幾毫秒到幾秒,后者在數(shù)百赫茲以下,配用顯示儀表可能相當大地延長響應時間。Red medloc 認為儀表的流量上升和下降動態(tài)響應不對稱會急劇增加測量誤差。
1.3 流量計安裝的影響
管線布置的偏離造成的安裝誤差是普遍性的,其產(chǎn)生的主要原因是現(xiàn)場不能滿足直管段要求的長度。
天然氣流量計只有安裝到管道上才能對天然氣進行計量,在安裝時首先應考慮管道的布置和天然氣的流動方向,有些雖然是能雙向工作的儀表,在安裝時也要考慮正向和反向之間測量性能是否存在差異。
許多現(xiàn)場不能滿足孔板流量計直管段要求的長度,管線布置的偏離造成的安裝誤差是普遍性存在的。
大部分流量計儀表或多或少會受進口流動狀況的影響,因而必須保證良好流動狀況。輸送管道上安裝的定排量泵、往復式壓縮機、振蕩著的閥或調節(jié)器等都是常見的脈動源,上游管道布置和阻流件會引起流動擾動,另外管道直徑上和方向上的急劇改變等不良布置,都會產(chǎn)生脈動。流量計來不及跟隨記錄脈動流動,帶來測量誤差。因此應考慮在儀表前后管道安裝支撐件。雖然脈動緩沖器可清除或減小泵或壓縮機的影響,然而流量計還是盡可能避開振動或振動源為好。
流量計的信號輸出顯示有流量(體積流量或質量流量)、總量、平均流速、點流速幾種,亦可分為模擬量(電流或電壓)和脈沖量。目前大部分儀表系統(tǒng),在儀表上或其附近結合著電子設備。儀表(設備)的輸出信號容易受大功率電源影響,大功率電源不僅會使儀表輸出脈沖波動,還會影響儀表工作性能,如電磁流量計的磁場被畸變,影響測量。因此電氣連接應有抗雜散電平干擾的能力,并且信號電纜應盡可能遠離電力電纜和電力源,將電磁干擾和射頻干擾降至水平,否則將影響信號的傳輸。另外流量計的安裝除了考慮以上的幾點因素,有時安裝還取決于流體物性。
1.4 環(huán)境條件方面的影響
雖然流量計安裝能正常使用了,但因所使用環(huán)境條件與預期的情況發(fā)生了改變,使儀表的一些性能參數(shù)和硬件方面也隨之發(fā)生了改變,從而會改變流量計測量結果。例如:
環(huán)境溫度或介質溫度的急劇變化引起濕度方面的問題。高濕度會加速大氣腐蝕和電解腐蝕并降低電氣絕緣,低濕度則容易感生靜電。
儀表的電子部件和某些儀表流量檢測部分會受環(huán)境溫度變化影響。例如,儀表尺寸變化,通過儀表殼體傳熱改變流體密度和粘度等,影響到顯示儀表電子元件時,將降低測量準確度。
同時影響孔板流量計計量的因素還有氣體雷諾數(shù)范圍不符合標準規(guī)定、管道粗糙度影響,管道粗糙度增加,管道粗糙度變化不定等等。