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流量测量准确度和旋进旋涡流量计

更新时间:2014-06-16      浏览次数:504

流量测量准确度

a.气体超声流量计的测量准确度受下列诸因素的影响:流量计壳体几何尺寸和超声传 感器位置的参数的准确性;流量计所采用的积分技术;速度分布剖面的质量、气流的脉动程 度和气体的均匀性;传播时间测量的准确度。传播时间测量的准确度又取决于电子时钟的稳 定性、对声脉冲波参考位置检测的一致性及对电子元件和传感器信号滞后的适当补偿。

对于每一尺寸结构的气体超声流量计,制造厂家应规定流量界限值,即zui小流量gmin、 转换点流量和zui大流量扣ax,而且在不同的流量区间进行任何校准系数调整之前,测量性能应满足下列要求。

重复性:±0.2%    qt≤q≤qmax    (g为被测流量,下同。)

            ±0.4%   qmin≤q≤qt

分辨率:0. 001m/s 

速率采样间隔:≤1s

zui大峰间误差(见图3. 25): 0.7%, qt≤q≤qmax 

零流量读数(对于每一声道):<12mm/s

气体超声流量计的准确度不仅同流速有关,而且同仪表口径有关。对于小口径仪表,由 于声道长度较短,在紊流气体中测量声波传播对间比较困难,因此小口径气体超声流量计的 准确度较难提高。

b. 大口径流量计的准确度。在进行任何校准系数调整之前,口径等于或大于300mm的 多声道气体超声流量计应当满足下列测量准确度要求(见图3.25)。

zui大误差:±0.7 %     qt≤q≤qmax

               ±1. 4%     qmin≤q≤qt

c. 小口径流量计的准确度。在进行任何校准系数调整之前,口径小于300mm的多声道 气体超声流量计应满足下列测量准确度要求(见图3.25)。

zui大误差:±1.0%    qt≤q≤qmux 

               ±1.4%    qmin≤q≤qt

d. 双向测量的准确度。气体超声流量计具有双向测量能力,而且双向测量的准确度相同。

仪表的使用

a. 适用范围。气体超声流量计适用于DiV>100mm、3MPa (表压)的生产装置、 输气管线、储藏设施、配气系统和大用户终端计量站中的天然气计量。

b. 天然气气质要求。流量计所测量的天然气组分一般应在GB/T 17747和GB 17820所 规定的范围内;天然气的真实相对密度为0.55〜0.8。

在可衰减声波的co2含量超过10%,或在接近天然气混合物临界密度的条件下工作, 或总含硫量超过460mg/m3 (包括硫醇、H2S和元素硫)的情况下,用户应向制造厂提出相 应的专门要求。

c. 测量管内附着物的处理。正常输气工况下在流量计测量管内的附着物(如凝析液或 带有加工杂质的油品残留物、灰和砂等)会减少流量计的流通面积,影响计量准确度。同时 附着物还会阻碍或衰减超声传感器发射和接收超声信号,或者影响超声信号在流量计测量管 内壁的反射,因此流量计测量管应定期检査、清洗。

仪表的安装

a.避开振动环境。气体超声流量计的安装应尽可能避开振动环境,特别要避开可能引起信号处理单元、超声换能器等部件发生共振的环境。

b.避免声学噪声干扰。来自被测介质内部的噪声可能会对气体超声流量计的准确测量 带来不利影响,在设计、安装过程中应让气体超声流量计尽可能远离噪声源或采取措施消除 噪声干扰。

C.气体过滤。在介质较脏的场合,可在流量计的上游安装效果良好的气体过滤器。过 滤器的结构和尺寸应能够保证在zui大流量下产生尽可能小的压力损失和流态改变。在使用过 程中,应监测过滤器的差压,定期进行污物排放和清洗,确保过滤器在良好的状态下工作。

d.双向应用的配管。如果所使用的气体超声流量计具有双向流测量功能,并且也准备 将其应用于这种测量场合,那么在设计安装时,流量计的两端都应视为上游,即下游的管道 配置形式及相关技术要求应与上游一致,并符合直管段等要求。

组态和维护软件

流量计应具有对信号处理单元(转换器)进行就地和遥控组态及 监控流量计运行的能力,该软件至少应当显示和记录下列数据:瞬时流量、轴向平均流速、 平均声速、沿每一声道的声速和每一超声换能器所接收的声波信号的质量。

报警功能

流量计应能以失效安全型、干继电器接点或与地隔离的无源固态开关的 形式提供下述报警状态输出,以便及时采取应急措施。

a. 输出失效:当在管输条件下指示的流量无效时。

b. 故障状态:当若干个监视参数中的任一个在相当的一段时间内超出了正常工作范围。

c. 部分失效:当多路声道的一个或多个无法使用时。

零流量检验测试

每台流量计都应进行零流量检验测试,并遵循以下步骤。

a. 在流量计两端装上盲板后,用抽吸或置换的方法将流量测量管内的所有空气排出, 压进声速已知的纯气体(通常为氮气)或混合气体,在这个测量腔内保持零流量。

b. 从测试开始,气体的压力和温度应保持稳定。在零流量时,信号的顺流传播时间h 和逆流传播时间应是相等的,即

tD= tu=L/c

实流校准

a. 校准应测试下列流量点:qmin, 0. 109max, 0.25gmax、0. 40gmax、0. 70q

max 和 gmax o

b. 实流校准应在用户平均操作条件的气体温度、压力和密度下进行。校准时应考虑标 准装置的不确定度对测试结果不确定度的合成。

C.在实流校准测试时,每个流量点至少测试3次,每次数据采集时间不得小于100s, 一般为200s,并取3次平均值,在流量下限部分,测试可增加到5〜10次。

d. 校准完毕,可根据各流量实验点的误差计算校正值,并采用合适的误差修正方法予以修正。

现场验证测试要求

气体超声流量计一般都有丰富的自诊断功能,在仪表工作异常 时,调阅诊断信息,可获得重要线索。除此以外,还可通过下面的测试和分析,对仪表工作 情况作出判断。

a. 零流量测试。在无流动介质的情况下,检查流量计的读数是否为零或在流量计本身 规定的允许范围内。

b. 声速测试及分析。首先测出某一工况条件下的实际声速,再计算出相同条件下的理 论声速,两者之间的差值应在仪表本身规定的允许范围内。

c. 声道长度测试及分析。首先测量出实际声道长度,然后在零流量条件下,由理论声 速和测量出的传播时间计算出声道长度,两者之间的差值应在仪表本身规定的允许范围内。

d.声道间读数差异检查。对于多声道超声流量计,应检查不同声道在零流量条件下的 读数,其读数差异应在仪表本身规定的允许范围内。

城市天然气流量计的选型城市是天然气使用的zui终用户,城市普遍使用天然气是 现代化的标志之一。面对系统繁杂、需求多样的用户群体,要处理许多同输气计量站不同的 问题,其显著的特点是:流体压力较低(1.6MPa以下);口径较小(DN300以下);安装 条件差(直管长度不足管道维护力量薄弱;要求计量仪表功能简明易懂、操作方便、免 维修、价格适中等。在作计量仪表选型时,不仅要考虑用户的经济承受能力,还要兼顾用户 单位仪表选型的传统习惯。在众多的流量计类型中,除了上面三种,常见的还有下面几种。

①旋转式容积流量计。用作天然气计量的旋转式容积流量计主要是气体腰轮流量计, 不仅可用来计量干气,也可用来计量湿气(即伴生气)。由于孔板流量计和涡轮流量计不适 应测量含有液滴的伴生气,气体腰轮流量计因没有严格要求,所以相对具有一定的优越性。 容积式流量计的另一优点是对流动脉动不敏感。

气体腰轮流量计在使用中应注意以下几个问题。

a. 为防卡、堵,流量计前应加装网目数恰到好处的过滤器,并注意排污、检査和清洗过滤网。

b. 仪表投运前应先走旁通,并确保仪表前、过滤器后的管段内没有焊渣等垃圾。投运 步骤与前面所述的气体涡轮流量计相同。防止腰轮在超速条件下运行。

c. 应防止计量腔积液,为此,仪表应垂直安装,流量计应高出工艺管线,以便定期排 出积液。

d. 容积式流量计运行出现问题时,其上下游压差可能产生相应变化,因此维修人员应 经常留心观察此压差,从而对故障是否存在作出判断。

e. 冲洗管道的蒸汽禁止通过流量计。

f. 定期拆洗保养和润滑。

容积式流量计的不足之处是高速转动时噪声较大。转动部分一旦被垃圾卡死就会影响天 然气的供应。其另一个特殊的地方是有降压脉动。根据测量原理,腰轮转动时会产生小的压 力脉动。通常情况下,此脉动对自身测量无影响,但在用标准表同腰轮流量计串联起来校准 时,就有可能对标准流量计的准确度产生影响。

旋进旋涡流量计

a. 仪表结构与工作原理。旋进旋涡流量计的结 构如图3. 26所示,它由壳体、旋涡发生器、检测元 件和转换显示系统组成。旋涡发生器使气流旋转并产 生旋涡流,壳体内的文丘里管及扩散段使涡流发生进 动,检测元件将进动频率检测出来。转换和显示系统 将检测到的信号放大和转换后经运算在显示器上显示 并将信号送二次表处理。

b. 仪表的特点:工作温度范围宽;范围度大; 雷诺数在一定范围内,不受流体温度、压力、密度和 黏度影响;适应性强,除含有较大颗粒或较长纤维杂 质外,一般不需装过滤器;对上下游直管段要求较 低,取上游4D和下游2D直管段即可;输出频率同 体积流量成线性关系。

其不足之处是压损较大,其次,旋进旋涡流量计属流体振动式流量计,对于管道振动和电磁干扰较敏感,所以只能在振动较小、无电磁干扰的环境中使用。

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