天然气流量计量及仪表选型

2013-09-06 13:39:39来源: 21ic

0引言

随着天然气的广泛使用,各种不同使用状况和需求对流量计量的要求有很大的差别,同时,由于气体的可压缩性,流量的测量,气体要比液体困难得多。若要求气体计量达到相当高的精度,则计量仪表的经济投入必然巨大。因此,合理选择测量方法及功能、特性、经济适用的流量仪表是非常必要的。以下就天然气的计量标准、测量方法及仪表选型进行实用性介绍。

1天然气计量标准及温度、压力修正方式

(1)天然气计量标准

天然气计量以体积表示,单位:m3。由于气体具有可以充满任意空间和可压缩性的特性,由气体状态方程式可知,作为计量用的标准体积,必须对压力、温度作出明确的统一规定,离开了状态谈论气体体积是没有意义的。

国家石油行业标准已明确规定以温度293.15K(20℃),压力101.325kPa时的状态为天然气计量标准状态;凡是实际状态与此标准状态不相符时,均应按气体状态方程式进行修正。

式中:Qn---标准状态下的气体体积量,m3;
Q---工作状态下的气体体积量,m3;
t---工作状态下的气体温度,℃;
P---工作状态下的表压力,kPa;
Pa---测量时当地的大气压,kPa;
z---气体的压缩系数。

压缩系数z是随温度和压力而变化的,它与气体的工作压力P和气体的临界压力PC的比例(P/PC)、气体的工作温度T(K)和气体的临界温度TC(K)的比例(T/TC)有明确的函数关系。天然气的压缩系数z=1/F2z,超压缩因子Fz可在国家石油行业标准SY/T6143-1996中的附录A中查出;在压力小于0.1MPa时,z=1。

天然气管网输配的实际情况是变化复杂的,常与标准状态不相符。故需采用一定的修正方式进行补偿修正。

(2)不同地区的固定人工修正系数

当无温度、压力自动补偿装置和压力记录仪时,并在使用压力波动不大时,可根据各地区大气压不同(北京为101.32kPa,重庆为98.32kPa,上海为101.61kPa,拉萨为65.18kPa)和温度不同制定出当地适用的固定人工修正系数K固参考表。

按(1)式可得:

式中:KT---平均温度修正系数;
KP---平均压力修正系数。

在确定的地区和一个时期内(冬季或夏季或全年),平均温度t和平均大气压Pa可为常数;而z随P变化,故K仅随P变化。由此可列出K-P关系的当地系列压力修正系数参考表,根据实际压力P(由表前压力计近似读取)直接查出K固,即可按下式求出标准状态下的体积流量:

Qn=K固×Q

式中:Q---流量仪表的指示读数,m3

(3)采用压力记录仪人工定时修正系数

在流量仪表前安装压力记录仪,连续记录气体在24小时内的压力。将压力记录仪的起点调到当地大气压,采用100%圆图刻度记录纸,用算术平均法或相当半径法(比例求积仪),求出静压平均格数XP,则:

式中:Pmax---压力记录仪上限值,kPa。

采用温度计,每隔2小时记录一次温度,算出当日平均温度,由此可求得KT,按(2)、(3)式即可得Qn。

(4)电子修正积算器

用微电子处理技术对采集的信号进行处理和计算,以实现对被测体积的精确修正。采集来自气体流量仪表的脉冲讯号,根据设定的脉冲当量值计算出未经修正的实际流量体积Q,并与测得的工况压力P(设定平均压力固定值或压力传输器引入的被测当前压力)、工况温度T(设定平均温度固定值或温度传感器引入的被测当前温度)、压缩z(设定为固定值或输入公式自动计算)、当地大气压Pa,按(1)式进行软件设计,使其自动计算出标准体积。它可与气体涡轮流量计、腰轮流量计、漩涡流量计、膜式煤气表等配合使用。

2天然气标准孔板流量计及配套装置

标准孔板测量流量是当气体流经孔板时,其前后产生的压力不同,通过此压力差来计算流量。标准孔板是符合GB/T2624-1993的标准节流装置(标准孔板、喷嘴、文丘利管)的一种,有可靠的实验数据。根据GB/T2624-1993设计、加工、安装的标准孔板不必单独校准或标定。

(1)节流装置的流量计算公式:

式中:Q---工作状态下的体积流量,m3/s;
ε---可膨胀性系数;
△P---节流件前后的压差,Pa;
ρ---节流件上游侧一定温度、压力下的密度,kg/m3;
d---节流件开孔直径,m;
β=d/D---节流件的直径比,D为管道内径,m;
C---流出系数。与工作状态下流束的摩擦阻力、涡流损失、收缩情况和取压孔位置有关的修正系数,可采用实验方法求得或用Stolz方程计算给出。

(2)天然气标准孔板流量测量的实用公式

天然气采用标准孔板进行流量计量时,可按SY/T6143-1996进行流量计算,其标准体积流量计算的实用公式:

式中:Qn---标准状态下天然气体积流量,m3/s;
AS---秒计量系数,视采用计量单位而定,此式AS=3.1794×10-6,若以小时H为单位,需乘上3600。
C---流出系数;
E---渐近速度系数,

d---孔板开孔直径,mm,d=d20[1+λd(t-t20)],d20和t20分别为20℃±2℃时孔板开孔检测直径(mm)和室内温度(℃),λd为孔板材料的线膨胀系数(mm/mm.c),t为天然气流过孔板时的温度(℃)。
[1] [2] [3]

关键字:天然气  流量计量  仪表选型

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0906/article_7774.html
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