燃气系统计量调压站中流量计的选型

　　摘　要: 天然气作为一种优质能源和化工原料 ,人们普遍重视计量的准确性。本文介绍了几种天然气流量计的优缺点 ,然后对城市燃气系统计量调压站中流量计选型 ,详细阐述了气体涡轮流量计安装时的注意事项 ,对计量调压站流量计的选型和安装有一定的指导意义。

　　近年来 ,燃气事业得到了迅猛的发展。人们对商品天然气计量技术的研究和发展越来越重视。外国先进的计量仪表也不断进入我国 ,在一些贸易计量交接口发挥着重要作用 ,同时促使了我国天然气计量水平的逐步提高。

　　1、国内常用流量计：

　　目前我国的天然气计量水平与国际先进水平相比还有很大差距。主要表现在: 计量仪表质量 (复检合格率不高 ) ,仪表配套性差 (缺少通用智能二次表 ) ,计量系统配套性差 (在线检定溯源率 )。国内用于贸易计量的流量计主要有以下几种。

　　1. 1、孔板流量计：

　　20世纪初期就用于天然气流量测量 ,经过漫长的发展过程 ,已经形成标准化。主要特点为结构易于复制、简单牢固、性能稳定可靠、使用期限长、价格便宜等。但是尺寸一定的孔板测量范围有限;压力损失大;前后直管段要求长 ,占地面积大;计量准确度受安装条件影响很大[1 ]; 不能直读出计量结果 ,使用不便。

　　1. 2、气体涡轮流量计：

　　它是用气体推动流量计的转子转动 ,通过测量转子转动次数来计量气体流量的一种装置。涡轮流量计的优点是: 测量范围 (量程比 )宽 ,重复性好 ,准确度高 ,结构轻便 ,输出为脉冲频率信号 ,安装维护方便 ,流通能力大。但是其特性易受介质物性和流体流动特性的影响 ,愈是高度 ,其影响愈敏感[2 ]。

　　1. 3、气体腰轮流量计：

　　它的基本测量原理是周期性的充满或排出一个或几个计量空间的气体 ,以此来测量气体体积流量。气体腰轮流量计测量精度高 ,可靠性好 ,不需要直管段 ,量程大 ( 10∶ 1)。该流量计要求介质非常干净 ,否则转子易卡住。对于城市燃气计量 ,腰轮转子卡住就意味着切断供气 ,这造成的损失往往不可估量 ,这是不允许发生的。因此 ,它的应用受到一定影响。

　　1. 4、涡街流量计：

　　它无可动部件 ,量程宽 ,在石化行业应用较广 ,在油气田气体贸易计量中也有适量应用。但由于其对雷诺数有要求: Re≥ 4000,使得使用范围受到限制。国内涡街流量计大多采用应力式压电晶体检测元件 ,抗干扰性能差 ,不适合在有振动干扰的管网中应用 ,作贸易计量的可靠性差。而且未进行天然气压缩因子的修正 ,随着流经流量计压力的增大 ,流量计的误差也增加 ,例如在 0. 5M Pa(绝压 )、 10℃ ,就有 1.0% 的误差 ,因此 ,推广量也很少。

　　1. 5、旋进旋涡流量计：

　　***近几年来 ,旋进旋涡流量计在一些油田伴生气计量中得到广泛应用。 DN25～ DN 200口径的流量计在油田的计量间、中转站常可见到。这种流量计无机械磨损 ,不会有卡、堵现象 ,测量流量比较大 ,更换检测元件勿需要标定 ,由于它的结构紧凑、操作简单、使用方便 ,在石油、化工等内部计量 ,特别是在系统总计量中得以应用。一般情况下误差在 1. 05% 之间 ,随着微电子技术的开发与应用 ,可以预料它在天然气计量中将是一个很有发展前途的流量测量仪[3 ]。

　　1. 6、超声流量计:

　　它是利用超声波束在液体中传播时间的差异求得液体的流量。气体超声流量计特点为准确度高 ,可达± 0. 5% ;范围度宽 ,大口径流量计可达 100∶ 1以上;***大口径流量计可做到 1600mm以上;无可动部件 ,坚固耐用; 流量计可干校 ,干校准确度可达±1% 。目前不足之处为: 只适用于中大口径 ; 价格昂贵[4 ]。

　　1. 7、气体罗茨流量计:

　　因其故障率低 ,所以具有一定的优越性。气体罗茨流量计对流场没有严格要求 ,介质中含有杂质对计量影响不大;量程较大 ,能适应现场气体流量变化范围的要求;测量的数据可由表头直读 ,也可远传给微机 ,使用方便。但在使用中应注意: 由于流量计转子与壳体之间间隙小 ,因此应选择适当的过滤器来防止卡堵 ,并特别注意在投产使用前 ,气体应走旁通 ,以防施工中的焊渣、渣质进入流量计;要定期润滑流量计;避免计量腔积液以保证计量精度。

　　2、计量调压站中流量计的选型：

　　选型是流量计使用中***先遇到问题 ,在进行具体选型时 ,一般需要综合考虑以下几方面的因素: 仪表性能 (度、重复性、线性度、测量范围、压力损失、上下限流量等 ) ,流体特性 (流体压力、温度、密度、粘度、润滑性、化学性质、腐蚀、脏污、气体压缩系数、等熵指数、比热容、混相流、脉动流等 ) ,安装要求(管道布置方向、流动方向、上下游直管段长度、管径、维护空间、管道振动、辅助设备 (过滤、排污 )等 ) ,环境条件 (环境温度、湿度、安全性、电磁干扰、防爆等 ) ,维护需求以及价格等因素 (购置费、安装费、维修费、校验费、运行费 (能耗 )、使用期限、备品备件等 )。其中对测量对象 (即流体的实际状况 )的确切了解非常重要。在此要指出 ,并非用户对自己的测量对象都有准确的了解 ,往往需要选型设计人员进行深入调查才能搞清楚。

　　对在石油计量系统工作几十年的计量人员来说 ,对于天然气等气体计量 ,往往会不加思索地选择孔板流量计 ,会认为这是早已定论的。但深入分析后就清楚地看出孔板是不合适的。城市燃气计量调压站的下游往往是众多的分散用户 ,有的甚至是清一色的居民。在做饭时间大家都用气 ,流量***大 ,两顿饭之间基本都不用气 ,流量***小。起伏如此大的流量范围用一块量程比为 3∶ 1的孔板是肯定不适用的 ,在小于孔板***小流量时就不计量了。例如某块孔板量程为 400～ 1200m3/h ,当只有几户居民在用气 ,流量小于 400m3/h 时 ,供气方就要亏损。腰轮流量计万一卡住 ,等于切断气源 ,因此腰轮流量计也不能用。

　　旋进旋涡流量计因压力损失较大 (且国产表抗干扰能力差 ) ,对于计较压损的调压站也是不适用的。

　　***后 ,还是选中了涡轮流量计 ,主要使用国外先进的高质量气体涡轮流量计。它量程宽 ,测量范围度可达 20∶ 1～ 30∶ 1,在高压输气的情况下测量范围还可以增大;压损小;准确度不低于 1级 ,其受流场变化的影响比孔板流量计小。比较而言 ,涡轮流量计结构紧凑 ,尺寸小。安装方便 ,费用低。另一个显著特点是: 脉冲输出 ,更方便与计算机配套使用。它们都解决了叶轮轴承耐用、耐较脏介质、抗干扰、维护量极少等问题。如轴承采用波音飞机发动机轴承材料、设计为全密封状态 ,使脏介质很难影响到轴承部位等。据资料介绍 ,优质的流量计都能保证在使用 8～ 15 年后仍能保持原来的准确度。