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        渦輪流量計在天然氣流量測量過程中工作特性及相關要點
         對于天然氣生產企業來說,如何進行天然氣流量的*測量是關系到企業部門經濟分析、降低運行成本的重要因素。直接影響到企業的經濟效益,倍受供需雙方關注。隨著能源供求關系的日益緊張,人們都越來越關心并尋求一種精度高,適應性強的流量計來測量天然氣流量,以維護企業的利益。本文則是從氣體渦輪流量計的原理和工作特性出發,解析了在選型、安裝、使用中應該注意的問題.并從實際應用中與旋進旋渦流量計的對比計量,分析了氣體渦輪流量計用于流量波動較大的場合的適應性,以及應注意的問題.
        渦輪流量計
          因為具有重復性好、量程比寬、精度高等特點,氣體渦輪流量計在天然氣商貿計量中占據了重要的地位。目前,正在建設中的西氣東輸工程,中小型站場就選用DN50一200mm渦輪流量計。自2001年起,我處也陸續引進了10余臺不同廠家、不同規格的氣體渦輪流量計。
         一、渦輪流量計的工作特性
          (1)工作原理
          渦輪流量計由渦輪流量傳感器和顯示儀表組成,是利用置于流體中的葉輪感受流體平均速度,來測量流體流量的流量計。葉輪的轉速與流量成正比,通常由殼體上固定安裝的檢測裝置測得。
          儀表系數由流量校驗裝置得出,但要注意,測出儀表系數的校驗條件是參考條件,如果使用時偏離此條件,系數將發生變化,變化的情況視傳感器類型,管道安裝條件和流體物性參數的情況而定。
          (2)工作特性
          K一qv的關系曲線稱為渦輪流量計的特性曲線。理論上,K一qv關系應該是一條直線,但實際上由于在不同的流動狀態下,流體產生阻力機理不同,效果也不同,所以使特性曲線成為曲線形狀,
         儀表系數可分為二段,即線性段和非線性段。在非線性段,特性受軸承摩擦力,流體粘性阻力影響較大。當流量低于傳感器流量下限時,儀表系數隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關系。線性段約為工作段的三分之二,其特性與傳感器結構尺寸及流體粘性有關。隨流量的變化其儀表系數K也會有一定的變化,但變化不大,通常將其變化幅度稱為流量計的測量準確度。
         二、渦輪流量計的選型
          根據渦輪流量計的工作特性,我們可以看出,保證渦輪流量計的高精度、高重復性以及使用中的良好穩定性,正確的選型、安裝和使用是關鍵,這點應特別引起重視。
          渦輪流量計的特性易受介質物性和流體流動特性的影響,愈是高*度,其影響愈敏感。例如介質臟污、結垢使葉片及通道發生變化,流量計特性亦隨之改變;軸承磨損使特性偏移等。流體流動特性有來流速度分布和流體脈動等的影響,要保持儀表校驗時的參比流動條件,其儀表系數才保持不變,否則需進行相應的修正或實行在線校準,以獲得現場實際的流量計特性。
         三、氣體渦輪流量計的安裝
          渦輪流量計應安裝在便于維修,管道無振動、無強電磁干擾與熱輻射影響的場所。
          (1)直管段
          渦輪流量計對管道內流速分布畸變及旋轉流是敏感的,進人傳感器應為充分發展管流,因此要根據傳感器上游側阻流件類型配備必要的直管段或整流器。若上游側阻流件情況不明確,一般推薦上游直管段長度不小于20 D,下游直管段長度不小于5D,如安裝空間不能滿足上述要求,可在阻流件與傳感器之間安裝整流器。
          (2)屏蔽
          變送器的電源線采用金屬屏蔽線,接地要良好可靠。電源為直流24V, 650Ω阻抗。
          (3)防護措施
          變送器安裝在室外時,應有避陽光直射和防雨淋的措施。安裝渦輪流量計時,前后管道法蘭要水平,否則管道應力對流量計影響很大。并保證氣流方向與儀表外殼的箭頭方向一致,不得裝反。
          (4)過濾
          由于渦輪流量計對被測介質的清潔度要求較高,通過安裝過濾器以適應臟污介質,但亦會帶來壓損增大、維護量增加等副作用。
          四、注意事項
          (1)環境條件
          安裝地點應選擇在避免管道振動、避免強磁場及熱輻射影響的場所。
          (2)安裝渦輪流量計前,管道要清掃。
          視氣流的潔凈程度而定,定期掃線清管的工藝流程,掃線清管時所用的流體流向、流量、壓力、溫度等均應符合渦流流量傳感器的規定,否則會引起*度降低甚至損壞。
          (3)投運前先進行儀表系數的設定。
          仔細檢查,確定儀表接線無誤,接地良好,方可送電。
          (4)拆裝流量計時,對磁感應部分不能碰撞。
          (5)啟閉閥應盡可能平緩。
          嚴禁傳感器在無流體的狀態下受高速流體的沖擊,以確保其準確度。
         五、氣體渦輪流量計的應用
          我處自2001年陸續引進了Daniel, Elster, Ac-taris等幾種品牌的氣體渦輪流量計,作為與用戶計量交接的儀表,公稱通徑范圍DN50一DN 100。在長期使用中,性能穩定,具有較高的準確度。現以孟家配氣站所用的Actaris TZ型渦輪流量計與TDS型旋進旋渦流量計的比較為例進行分析。
          (1)對比曲線
          我處孟家配氣站ACTARIS TZ80 6250渦輪流量計與原TDS一SOB旋進旋渦流量計串接對比,自2003年5月12日安裝到6月30共49天,比對百分量如圖3所示。  
          由圖3可以看出,兩者的相對差基本上都高于2%,平均值為2.67%。兩類流量計的誤差特性曲線見圖4.  
          (2)現場情況及主要誤差因素
          計量用戶屬性為民用氣和工業用氣,工況壓力為O.5MPa(*壓力),此時渦輪流量計的標況流量范圍是(100一2 000) m3/h, TDS為(50一650) m3/h。僅有民用氣時,日用氣量為3 000m3左右;當加上工業用氣,日用氣量在13 000m3左右。這期間工業用氣為間斷用氣,因而用氣量波動較大,低2 300m3/d,高達18 000m3/d。因此我們可以對兩者的工作點作一個簡單的推算:
          令工業用氣為10 000m3/d,
          小時流量為:10 000 ÷ 24=417m3/h
          ①渦輪流量計工作點
          民用氣低峰時,約為21%;
          民用氣高峰時,約為44 % 。
          ②旋進旋渦流量計工作點
          民用氣低峰時,約為64 % ;
          民用氣高峰時,約為135%。
          在實際應用中,用氣高峰和低峰時刻,渦輪流量計均處于可測流量區間,但高峰時流量已超過旋進旋渦輪流量計的測量上限,有相當一部分氣量未能計人,表現為渦輪流量計所計量要比旋進旋渦高出許多。所以兩者的比對百分量較高,主要是由工作點的選取和兩儀表基本誤差造成的。
          六、結論
          (1)渦輪流量計量程比寬,有效測量區間大,更適合流量變化較大的場合;
          (2)氣體渦輪流量計選型時應注意長期工作點應高于20 % qmax;
          (3)上游直管段應盡可能大于20 D ,避免旋渦流對葉輪旋轉的影響;
          (4)在使用時應選擇外部手動潤滑油泵,即使兩軸承是*的潤滑,并同傳動機構全密封,但氣體渦輪流量計對氣質要求高,這樣更能保持渦輪的精度和使用壽命;
          (5)閥門開閉應盡量平緩,好采用“兩段開啟、兩段關閉”方式,防止葉輪受到流體突然沖擊而損壞;
          (6)保持過濾器暢通,通過其入口、出口處壓力表讀數差的增大來判斷是否被雜質堵塞,及時清除,否則堵塞嚴重會降低流量;
          (7)氣體渦輪流量計是一種靈敏度高,重復性好,量程比寬,準確度高,維護量小,具有推廣和應用價值的流量儀表。
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