涡轮流量计与超声波流量计在天然气计量中的应用

在大型计量系统中能够选择适合于输送介质的物性,能以高的计量精度来计量管道内的介质是关键中的关键。

因为计量是天然气行业进行贸易交接、经济分析、成本核算的重要依据。在现在天然气行业中涡轮流量计、超声波流量计得到了广泛的应用,但针对具体的情况我们根据流量计的原理、计量环境、测量的天然气的温度和干净程度等来分析比较采用哪种。

1涡轮流量计、超声波流量的简介

1.1涡轮流量计涡轮流量计按显示方式的不同可分为就地显示式和电远传式两种。就地显示式的工作原理是:流量计传感器内的涡轮在流体作用下产生旋转使信号检测器的磁场产生变化,因此在信号检测器的线圈中,感应出交变电压,在经过放大器放大、滤波、整形输出方波信号。此信号电压的频率与叶轮的转速成正比,即与流体的流量(流速)成正比。电远传式的工作原理是:当气体流过涡轮流量变送器时,斜叶轮受力旋转,转速与气体速度成正比,斜叶轮的转动,使感应线圈中的磁通发生周期性的变化,产生周期性的电脉冲信号,经放大后送至仪表进行显示或累计。在测量范围内,叶轮的转速可以看成是与流量成正比,所以测得脉冲信号的频率f和某段时间内的脉冲总数N后,分别除以仪表常数(次米3)便可求得瞬时流量Q瞬和累计流量Q总:Q瞬=f涡轮流量计的选型由于涡轮流量计体积小、精度高、重复性好,非常适用于天燃气的精确计量。它的主要涡轮流量计的选型应从以下几方面考虑:

(1)精度等级。涡轮流量计其精确度高,使用者也是看中其这个特点,但是流量计精度愈高,对现场使用条件就越挑剔。

(2)流量范围对涡流流量计精确度和使用年限有很大影响,也是流量计口径选择的标准。选择流量范围的原则是:QmaxQQmin,Qmin仪表允许的最小流量,Qmax仪表允许的最大流量,Q实际流量。

(3)气体的密度。在小流量区域时,气体密度对仪表系数的影响较大。如果气体密度变动频繁,要对流量计的流量系数采取修正措施。

(4) 压力损失。涡轮流量计压力损失越小,则气体由输入到输出管道所消耗的能耗就少,即可大大节约能源,降低输送成本。

(5) 轴承。天然气计量仪表轴承应选用碳化钨材料。

1.2超声波流量由于超声波流量计具有数据自动存储、节约能源、特别适合大口径流量测量、安装维修方便、通用性好等特点,在天然气管道输送行业得到了广泛运用,尤其是在新建的管道工程中。它的原理是:超声波流量计时利用超声脉冲在气流中传播的速度与气流的速度有对应的关系,即顺流是的超声脉冲传播速度比逆流时传播的速度要快,这两种超声流量计传播的时间差越大,则流量也越大的原理。如下图所示:1.2.1超声波流量计的缺点(1)抗干扰能力差,噪声、气质干净度都会影响其测量精度。(2)温度测量范围不高。只能测量温度<200C的流体。

(3) 对管道前后直管段要求严格,要求前20D,后5D(D指管径)。

(4) 对安装要求比较高,要正确安装,否则测量的流量误差较大。

(5) 可靠性、精度等级不高,重复性差。

(6) 价格较昂贵。

1.2.2气体超声波流量计应用中应注意的问题

(1) 正确选型。每种流量计有它的测量范围,气体超声波流量计也不例外,它的测量范围很宽,一般说来最大流量和最小流量比为30:1。气体超声波流量计是利用测量天然气的流速来求得天然气的流量。其理想的工作流速范围为(2.7~27)m/s。所以,在选型时应该考虑天然气在管道中的流速在工作流速范围内。同时,还要考虑是否在超声波流量计周围有产生超声波信号的各种设备,如高速度、大压差的减压设备和消音设备等,这些有可能产生超声波对流量计产生干扰。

(2)正确安装。气体超声波流量计应水平安装。