摘要：氣體渦輪流量計(jì)因靈敏度重復(fù)性好、量程比寬、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于貿(mào)易計(jì)量。渦輪流量計(jì)的計(jì)量性能,針對渦輪流量計(jì)檢定和使用兩方面,選取了1臺(tái)渦輪流量計(jì)進(jìn)行測試實(shí)驗(yàn)，不同介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)裝置測試渦輪流量計(jì)計(jì)量性能的影響,從工況條件、安裝方式維護(hù)保養(yǎng)等方面闡述了渦輪流量計(jì)的應(yīng)用,指導(dǎo)了渦輪流量計(jì)的現(xiàn)場應(yīng)用,保證了流量計(jì)量值的準(zhǔn)確可靠。
0引言
隨著我國天然氣工業(yè)的快速發(fā)展,用于天然氣計(jì)量的流量計(jì)數(shù)量日益增多,天然氣貿(mào)易計(jì)量直接涉及到貿(mào)易雙方巨大的經(jīng)濟(jì)利益,因此，確保流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度也就成為了供需雙方關(guān)注的焦點(diǎn)。分析了國內(nèi)外渦輪流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，對渦輪流量計(jì)的檢定和使用方式進(jìn)行了探討。
1渦輪流量計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
目前主要采用《氣體渦輪流量計(jì)》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)渦輪流量計(jì)。在方便用戶、環(huán)保等方面做出了更為詳細(xì)的規(guī)定,是國際上應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)之一。
采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18940來指導(dǎo)渦輪流量計(jì)的應(yīng)用。在精度穩(wěn)定性量程比等主要指標(biāo)上與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO9951都非常相近,而在耐久性要求、機(jī)械計(jì)數(shù)器要求等其他指標(biāo)上歐洲《prEN12261》的規(guī)定則更為詳細(xì)。
2渦輪流量計(jì)的檢定
2.1檢定方式
氣體渦輪流量計(jì)按照標(biāo)準(zhǔn),首先需要對流量計(jì)進(jìn)行檢定,待檢定合格后,才能開展貿(mào)易計(jì)量工作。目前國內(nèi)天然氣用流量計(jì)的實(shí)流檢定主要有兩種方式:一種是使用空氣為介質(zhì)在常壓下檢定;另一種是使用天然氣為介質(zhì)在正壓下檢定。毫無疑問,在流量計(jì)實(shí)際工況條件下進(jìn)行檢定是檢定的最佳方式,然而,并不是總能用理想的流體進(jìn)行檢定。對于氣體流量計(jì)，大多數(shù)檢測裝置都采用空氣進(jìn)行檢定，多數(shù)情況下是在常壓條件下檢定。因此,這兩種檢定方式的檢定結(jié)果在現(xiàn)場計(jì)量中是否存在著差異。
2.2實(shí)驗(yàn)研究
兩種檢定方式的檢定結(jié)果在現(xiàn)場計(jì)量中的差異,選取了1臺(tái)0.5級(jí)的DN50渦輪流量計(jì),分別在2套以常壓空氣為介質(zhì)和1套以中壓天然氣為介質(zhì)的臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置上進(jìn)行測試，并按JJG1037--2008《渦輪流量計(jì)》檢定.規(guī)程對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。
2.2.1數(shù)據(jù)處理和分析
渦輪流量計(jì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表1,渦輪流量計(jì)在不同實(shí)驗(yàn)室測試的對比曲線見圖1。
當(dāng)渦輪流量計(jì)分別安裝在空氣和天然氣標(biāo)準(zhǔn)裝置上時(shí),從圖1中明顯看出,在幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室共同測試的40~100m³/h流量范圍內(nèi)，用空氣為介質(zhì)流量計(jì)檢定的儀表系數(shù)大于用天然氣為介質(zhì)流量計(jì)檢定的儀表系數(shù),在圖中儀表系數(shù)偏差最大處為0.5%左右;在25~40m³/h流量范圍內(nèi),用空氣為介質(zhì)流量計(jì)檢定的儀表系數(shù)大于用天然氣為介質(zhì)流量計(jì)檢定的儀表系數(shù),在圖中儀表系數(shù)偏差最大處為0.7%左右。
2.2.2流量計(jì)檢定儀表系數(shù)的數(shù)據(jù)處理與分析
將渦輪流量計(jì)在天然氣裝置和空氣裝置上的測試數(shù)據(jù),按渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程計(jì)算檢定K系數(shù)匯總于表2。從表2可以看出,在本次比對實(shí)驗(yàn)測試中,以空氣為介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)裝置常壓下得出的流量計(jì)K系數(shù)大于以天然氣為介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)裝置0.8MPa壓力下得出的流量計(jì)K系數(shù),平均差值約為0.45%。
2.2.3分析結(jié)論
在實(shí)驗(yàn)測試中發(fā)現(xiàn)，渦輪流量計(jì)在以空氣為介質(zhì)檢定的K系數(shù)大于以天然氣為介質(zhì)檢定流量計(jì)的K系數(shù)。如果渦輪流量計(jì)在實(shí)際使用中使用空氣檢定的K系數(shù),則測得的流量比實(shí)際流量偏小，壓力相差越大,流量偏差也越大。從這個(gè)結(jié)果可以看出,渦輪流量計(jì)所得出的結(jié)論符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN12261和GB/T21391---2008《用氣體渦輪流量計(jì)測量天然氣流量》所規(guī)定的“在使用壓力大于0.4MPa時(shí),使用壓力范圍:0.5pesn≤p≤2.Opee的要求一致(p表示流量使用壓力,pteat表示流量計(jì)檢測壓力)。
因此,國內(nèi)用于天然氣計(jì)量的流量計(jì),應(yīng)盡量在天然氣標(biāo)準(zhǔn)裝置上檢定,否則會(huì)給現(xiàn)場計(jì)量帶來較大影響,同時(shí),工作狀態(tài)與檢定狀態(tài)不同時(shí),應(yīng)進(jìn)行合理的修正,保證量值傳遞的準(zhǔn)確。
3渦輪流量計(jì)的使用
為了使檢定合格的渦輪流量計(jì)在現(xiàn)場正常運(yùn)行,需要注意以下幾方面的問題。
3.1天然氣氣質(zhì)對渦輪流量計(jì)的影響
1)在實(shí)際使用過程中,渦輪流量計(jì)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)臟污情況,從而影響流量計(jì)葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng),如不進(jìn)行處理,就會(huì)影響流量計(jì)脈沖輸出。
2)表體內(nèi)壁及上游直管段的表面粗糙度變化引起流速分布的變化,從而影響流量計(jì)的精度和穩(wěn)定性。不同的渦輪流量計(jì)的傳感器敏感程度各不相同。一般來說,臟污堆積對口徑小的渦輪流量計(jì)較之口徑大的渦輪流量計(jì)的影響大。
3.2工況條件對渦輪流量計(jì)的影響
由于渦輪流量計(jì)渦輪慣性的存在,在流量波動(dòng)頻繁的場合不宜使用,否則會(huì)降低計(jì)量精度。同時(shí),要比較正確地估計(jì)用氣量的峰谷值和介質(zhì)的壓力情況,確定流量計(jì)的規(guī)格。從渦輪流量計(jì)誤差特性曲線可以看出,應(yīng)使流量計(jì)的工作流量范圍在20%Qmax~80%Qmax(Qmax為流量計(jì)的最大流量)之間。
當(dāng)被測介質(zhì)流量小于所選流量計(jì)的20%Qmax以下時(shí),介質(zhì)流體在管道中流速遲緩處于層流狀況,流量計(jì)的測量線性變差,難以達(dá)到用戶要求的計(jì)量精度。當(dāng)介質(zhì)工況流量大于所選流量計(jì)的80%Qmax時(shí),渦輪轉(zhuǎn)速將變的很快,減速軸承和支架的磨損會(huì)影響渦輪流量計(jì)的使用壽命。
3.3渦輪流量計(jì)在安裝中的要求
1)介質(zhì)流體流速分布不對稱和旋渦流是影響渦輪流量計(jì)測量精度的重要原因,要清除流速不對稱和旋渦流則需要在渦輪流量計(jì)前端有足夠長的直管段;
2)渦輪流量計(jì)的安裝位置不能有激烈的機(jī)械震動(dòng)和強(qiáng)的電磁干擾;
3)渦輪流量計(jì)安裝時(shí),密封墊不得突人管道中,流量計(jì)與管路軸線目測不得有明顯偏差.不得產(chǎn)生安裝應(yīng)力。
3.4對壓力、溫度測量精度的要求
根據(jù)氣體狀態(tài)方程:
式中:V0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積(m³);V為工作狀態(tài).下的體積(m³);p為流量計(jì)壓力檢測點(diǎn)處的絕對壓力(kPa);Po為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(kPa);T0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對溫度(K);T為介質(zhì)工況條件下的絕對溫度(K);Z為氣體壓縮因子。
從公式可以看出,誤差主要集中在壓力、溫度的檢測精度兩方面,在發(fā)現(xiàn)流量、溫度、壓力值與實(shí).際偏差較大或示值不穩(wěn)定時(shí),或與以前經(jīng)驗(yàn)數(shù)值存在較大偏差時(shí)，要及時(shí)處理。
3.5帶機(jī)械讀數(shù)渦輪流量計(jì)的要求
對于有機(jī)械讀數(shù)帶修正儀的渦輪流量計(jì)，除抄取標(biāo)況體積值之外,同時(shí)應(yīng)該及時(shí)比對基表讀數(shù)與修正儀上的工況流量是否一致,兩者正常情況下應(yīng)該是相差不大的。
3.6流量計(jì)拆卸要求
工藝管道檢修時(shí)應(yīng)拆下流量計(jì),然后用干凈的布把流量計(jì)兩端包好,防止污物、鐵屑等落人流量計(jì)將渦輪葉片損壞。
3.7流量計(jì)的日常檢查
為保證渦輪流量計(jì)長期正常工作,應(yīng)加強(qiáng)儀表的運(yùn)行檢查,監(jiān)測葉輪旋轉(zhuǎn)情況，如聲音異常應(yīng)及時(shí)卸下檢查傳感器內(nèi)部零件,渦輪軸承磨損嚴(yán)重或葉片損壞的,必須維修更換,并重新檢定。
3.8流量計(jì)的日常維護(hù)
有潤滑油或清洗液注人口的傳感器,應(yīng)按要求定期注人潤滑油或清洗液,保證葉輪良好運(yùn)行。在無潤滑油情況下長期連續(xù)運(yùn)行,勢必造成致命磨損,阻尼力增加而導(dǎo)致運(yùn)行變慢,計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生負(fù)差并且影響使用壽命。
4建議
為保證氣體渦輪流量計(jì)的現(xiàn)場計(jì)量性能,需要正確使用流量計(jì),并進(jìn)一步深入不同介質(zhì)和壓力標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定渦輪流量計(jì)的差異,以及影響渦輪流量計(jì)測量誤差的關(guān)鍵因素,以指導(dǎo)現(xiàn)場.流量計(jì)的使用,保證流量計(jì)現(xiàn)場計(jì)量量值的準(zhǔn)確可靠。
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