孔板流量計(jì)是目前采用得較多的流量計(jì),它是通過測(cè)量孔板前后的壓差來計(jì)量氣體流量的裝置。
據(jù)調(diào)查,石油天然氣行業(yè)采用孔板流量計(jì)作貿(mào)易計(jì)量的約占95%以上,大部分是國(guó)產(chǎn)表。
孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是:適用于較大口徑管道的計(jì)量;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝容易;無可動(dòng)部件,性能可靠,耐用;應(yīng)用歷史悠久,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最全;按標(biāo)準(zhǔn)制造的孔板不需要標(biāo)定,價(jià)格便宜。
缺點(diǎn)是:尺寸一定的孔板測(cè)量范圍有限(3～4∶1);壓力損失最大(25%～50%);計(jì)量準(zhǔn)確度受安裝條件影響很大;前后直管段要求長(zhǎng),占地面積大;計(jì)量準(zhǔn)確度受人為因素影響大;不能直接讀出計(jì)量結(jié)果,使用不便。
2.2　氣體渦輪流量計(jì)
氣體渦輪流量計(jì)是用氣體推動(dòng)流量計(jì)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),并通過測(cè)量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)來計(jì)量氣體流量的一種裝置。它的可調(diào)范圍比大(隨著輸氣壓力增高,其可調(diào)范圍也隨之增大),測(cè)量精度高(其精度可控制在±1.0%以內(nèi)),壓降小,體積小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量輕,維修較方便,檢定周期可達(dá)1年。但是渦輪流量計(jì)的安裝要求高,必須在1套標(biāo)定裝置的操作壓力下標(biāo)定,很多國(guó)家限定用高壓天然氣標(biāo)定。國(guó)產(chǎn)渦輪流量計(jì)由于設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、加工精度及材質(zhì)等方面的原因,葉輪軸承易被介質(zhì)中雜物磨損或卡死,現(xiàn)場(chǎng)使用效果不太理想,因此在油氣田中使用不多。
氣體渦輪流量計(jì)在使用中需要注意以下幾個(gè)問題:
a.由于渦輪流量計(jì)是速度式儀表,對(duì)流場(chǎng)、介質(zhì)條件要求比較苛刻,因此氣體介質(zhì)要潔凈。
b.渦輪是高速轉(zhuǎn)動(dòng)部件,葉片容易被氣體中夾帶的顆粒損壞,因此必須和過濾器配合使用。
c.現(xiàn)場(chǎng)中,往往是由于管理維護(hù)差,不能及時(shí)給流量計(jì)加注潤(rùn)滑油,造成流量計(jì)磨損嚴(yán)重,以至損壞,所以在使用中,氣體渦輪流量的潤(rùn)滑十分重要。
2.3氣體腰輪流量計(jì)
氣體腰輪流量計(jì)~是一種容積式流量計(jì),其基本測(cè)量原理是周期性的充滿或排出一個(gè)或幾個(gè)計(jì)量空間的氣體,以此來測(cè)量氣體體積流量。氣體腰輪流量計(jì)測(cè)量精度高,可靠性好,不需要直管段,量程比較大(10∶1)。但是由于結(jié)構(gòu)上的原因,要求安裝時(shí)殼體不能承受管線的各種應(yīng)力,且要求介質(zhì)非常干凈(否則轉(zhuǎn)子易卡住,轉(zhuǎn)子卡住就意味著停輸,這造成的經(jīng)濟(jì)損失往往不可估量,這是不允許發(fā)生的)。
因此,它的應(yīng)用受到一定限制。
另外由于大口徑流量計(jì)特別笨重,故很少使用,現(xiàn)場(chǎng)上主要用小口徑流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。
2.4　氣體羅茨流量計(jì)
氣體羅茨流量計(jì)也是一種容積式流量計(jì),國(guó)內(nèi)用率高,故障率低,具有一定的優(yōu)越性。其對(duì)流場(chǎng)沒有嚴(yán)格要求,介質(zhì)中含有雜質(zhì)對(duì)計(jì)量影響不大;量程比大(20∶1),基本適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)氣量變化范圍要求;測(cè)量的數(shù)據(jù)可由表頭直讀,也可以遠(yuǎn)傳給微機(jī),使用方便。
氣體羅茨流量計(jì)在使用中應(yīng)注意處理好以下幾個(gè)問題:
a.由于流量計(jì)轉(zhuǎn)子與殼體之間間隙小,大于間隙的顆粒雜質(zhì)不能通過,因此應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)倪^濾器來防止卡堵,并特別注意在投產(chǎn)使用前,氣體應(yīng)走旁通,以防施工中的焊渣、渣質(zhì)進(jìn)入流量計(jì)。
b.對(duì)流量計(jì)要加強(qiáng)監(jiān)控并定期潤(rùn)滑。
c.由于該流量計(jì)為容積式儀表,為了保證計(jì)量精度,應(yīng)避免計(jì)量腔積液。
2.5　渦街流量計(jì)
 渦街流量計(jì)無可動(dòng)部件,穩(wěn)定可靠,使用壽命長(zhǎng),維護(hù)量小,壓力損失小,量程寬(15∶1),在石化行業(yè)應(yīng)用較廣,在油氣田氣體貿(mào)易計(jì)量中也有適量應(yīng)用。但由于其對(duì)雷諾數(shù)有要求(Re≥4000),使得使用范圍受到限制。國(guó)內(nèi)渦街流量計(jì)大多采用應(yīng)力式壓電晶體檢測(cè)元件,抗干擾性能差,不適合在有振動(dòng)干擾的管網(wǎng)中應(yīng)用,作貿(mào)易計(jì)量的可靠性差。因此,很少推廣。
渦街流量計(jì)使用時(shí)應(yīng)注意以下問題:
a.被測(cè)介質(zhì)的工作壓力和溫度應(yīng)在技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi)。
b.當(dāng)測(cè)量液體時(shí),就必須考慮管道內(nèi)流體的最小壓力,流速大時(shí),容易出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象,計(jì)量誤差將大大增加,甚至不能計(jì)量,為了防止產(chǎn)生氣穴,管道內(nèi)必須有一定的壓力。
c.傳感器的最小流量值受雷諾數(shù)和被測(cè)流體的密度影響。
2.6　旋渦流量計(jì)
 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)插入管道中并垂直于氣體流向,由此產(chǎn)生交替變換的旋轉(zhuǎn)渦流并不斷排出。渦流生成頻率是流速的函數(shù),檢測(cè)其生成頻率可測(cè)得流量。
儀表常數(shù)可以由儀表內(nèi)幾何尺寸計(jì)算得到,由于流體振動(dòng)保持在流量計(jì)內(nèi),其流量系數(shù)幾乎不受流量計(jì)前后流體擾動(dòng)的影響。該流量計(jì)都是按適當(dāng)比例制造的,在測(cè)量平面內(nèi)有效面積與總面積之比對(duì)各種尺寸結(jié)構(gòu)的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)都是一樣的,因此,儀表便于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。
我國(guó)從20世紀(jì)80年代末才開始對(duì)這種流量計(jì)的研究,近幾年來,旋渦流量計(jì)在一些油田伴生氣計(jì)量中得到廣泛應(yīng)用,DN25～200口徑的流量計(jì)在油田的計(jì)量站、中轉(zhuǎn)站常可見到。但是總體技術(shù)水平落后于世界先進(jìn)水平不少(檢測(cè)振子與表體的密封方面、二次表的智能化方面等)。
這種流量計(jì)無運(yùn)動(dòng)件,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳感器不接觸流體,可靠性高,維護(hù)量小;用途廣泛,可測(cè)氣體、液體、蒸汽,且量程比大,可達(dá)20∶1;在規(guī)定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)輸出信號(hào)頻率不受流體的溫度、壓力、粘度及成分的影響,輸出頻率信號(hào)與流速成線性關(guān)系。
孔板流量計(jì)由于量程比有限、維護(hù)工作量較大以及精確度低等原因,雖然在傳統(tǒng)的流量測(cè)量中發(fā)揮過主導(dǎo)作用,但它已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化的大生產(chǎn)。電磁流量計(jì)、面積式和容積式流量計(jì)以及質(zhì)量流量計(jì)等也各有優(yōu)缺點(diǎn),使得它們的使用場(chǎng)合受到一定的限制。通過分析旋渦流量計(jì)的原理可知,它的許多優(yōu)點(diǎn)決定了它有著極廣泛的應(yīng)用前景。圖1為幾種流量計(jì)的若干情況對(duì)比。
圖片1
從圖1知,旋渦流量計(jì)在絕大多數(shù)技術(shù)特征上優(yōu)于其他類型。在實(shí)際應(yīng)用中用它可直接測(cè)得標(biāo)況流量,如果再加上合適的溫差補(bǔ)償就可得到工況下的體積流量和質(zhì)量流量,顯然這種配置要比用十幾萬元1臺(tái)的質(zhì)量流量計(jì)少花70%～80%的資金。
2.7　超聲波流量計(jì)
超聲波流量計(jì)是測(cè)量超聲波信號(hào)在管內(nèi)沿一定方向傳輸?shù)臅r(shí)間來計(jì)算氣體流速。它的測(cè)量值不受管內(nèi)氣體溫度、壓力及組分變化的影響,準(zhǔn)確度高,可達(dá)±0.5;測(cè)量范圍寬,大口徑流量計(jì)可達(dá)100∶1以上;最大口徑流量計(jì)可做到1600mm以上;無可動(dòng)部件,堅(jiān)固耐用;流量計(jì)可干校,干校準(zhǔn)確度可達(dá)±1%,安裝維修方便,幾乎沒有壓降損失,可測(cè)正輸及反輸氣流。
氣體超聲流量計(jì)從20世紀(jì)90年代開始在天然氣工業(yè)中得到應(yīng)用,它的優(yōu)異特性已引起國(guó)際上的重視,但它只適用于中大口徑,且價(jià)格昂貴。目前國(guó)內(nèi)只有少數(shù)用戶開始使用國(guó)外產(chǎn)的超聲波流量計(jì)。
3、天然氣流量計(jì)的選型
天然氣流量計(jì)選型需要綜合考慮儀表性能、流體特性、安裝要求、環(huán)境條件、維護(hù)需求以及價(jià)格等因素。其中對(duì)測(cè)量對(duì)象(即流體的實(shí)際狀況)的確切了解非常重要,在此要指出,并非用戶對(duì)自己的測(cè)量對(duì)象都有準(zhǔn)確的了解,往往需要選型設(shè)計(jì)人員進(jìn)行深入調(diào)查才能搞清楚。
對(duì)于城市燃?xì)庀到y(tǒng)的計(jì)量調(diào)壓站,下游往往是眾多的分散用戶,有的甚至全是居民。在做飯時(shí)間流量最大,兩頓飯之間基本都不用氣,流量最小。流量起伏如此大,用孔板流量計(jì)肯定是不合適的(當(dāng)流量小于孔板最小流量時(shí)就不計(jì)量了)。腰輪流量計(jì)萬一卡往,等于切斷氣源,因此腰輪流量計(jì)也不能用。一般選用渦輪流量計(jì),主要使用國(guó)外先進(jìn)的高質(zhì)量氣體渦輪流量計(jì)。據(jù)資料介紹,優(yōu)質(zhì)的渦輪流量計(jì)都能保證在使用8～15年后仍能保持原來的準(zhǔn)確度。
對(duì)于油田濕氣(伴生氣),其中含有大量飽和水蒸氣,溫度降低時(shí)有水凝結(jié);分離不凈的濕氣含有油滴或油污,屬臟污介質(zhì);間斷計(jì)量,將有油、水沉積在管線內(nèi);而且每口井產(chǎn)氣量相差較大,造成流量變化大,難有適應(yīng)的流量?jī)x表。一般情況下,旋渦流量計(jì)可用于小口徑非節(jié)能的計(jì)量場(chǎng)合;氣體容積式流量計(jì)可用于氣體條件相對(duì)潔凈,計(jì)量準(zhǔn)確度要求較高的分配計(jì)量場(chǎng)所;對(duì)大口徑濕氣輸送仍只能采用孔板流量計(jì),但要采取提高準(zhǔn)確度的措施(如孔板加疏水孔或進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。
油田計(jì)量人員常選擇沒有可動(dòng)元件的流量計(jì),認(rèn)為這樣無磨損,流量計(jì)耐用。所以就經(jīng)常選渦街流量計(jì)。但是渦街流量計(jì)的使用范圍受斯特勞哈數(shù)St限制(Re≥4000),即計(jì)量調(diào)壓站下游在小流量時(shí),流速達(dá)不到要求,也就無法計(jì)量準(zhǔn)確,所以選用時(shí)要考慮管輸?shù)淖钚×髁俊?BR>一般流量取在天然氣流量計(jì)最大流量的70%～80%左右,實(shí)際最大流量一般不超過流量計(jì)允許最大流量的120%,持續(xù)時(shí)間不允許超過半小時(shí)。
同時(shí)對(duì)天然氣流量計(jì)流量范圍的超下限也要十分重視,因?yàn)橛?jì)量誤差影響因素較大的多來之于此。

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