超声计量系统在中乌输气管道的应用

2013-10-10 13:26:20来源: 21ic
利用超声波的原理测量流量始于1928年,于20世纪70年代进入实用阶段,但仅限于测量液体流量,测量气体流量则始于90年代。与孔板、涡轮、涡街等传统流量计相比,超声流量计具有明显的技术优势(表1),在天然气流量计量领域中的应用日益广泛,目前已从单声道流量计发展到4声道、5声道和6声道流量计,国内西气东输、川气东送等重大管道工程都使用了Daniel4声道超声流量计。比较有代表性的制造商有Daniel(被Emerson收购)、Instromet(被Elster收购)、RMG、FMC、Controlotron等公司。

1 超声流量计的性能特点

超声流量计适用于各种管径管道流量的高准确度计量(表1),而且管道流量和管径越大,准确度越高。超声流量计的性能优势表现在诸多方面:可长期稳定运行,大大降低了维护费用;测量范围(量程比)很宽,一般为1∶40~1∶160,最大可达1∶300;重复性高,有的可实现双向流量计量;所需上下游直管段较短;无可动部件,使用安全、可靠;超声换能器轻巧,所占空间小,安装维护方便;流量计本体无压损,可降低长输管道的增压费用;不受涡流与横截面流速分布变化的影响;可精确测量脉动流;不受沉淀物、湿气的影响;具有自检、自诊断功能;管内无阻流件,可允许清洗球自由通过管道和流量计,便于清洗;无磨损,示值无零点漂移现象,偏移误差小;动态测量范围宽;不受压力、温度、气体组分变化的影响;增加声速核查功能后不再需要频繁检定。

表1 不同类型流量计的性能特点
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2 中乌天然气管道超声计量系统

2.1 计量站设置

中乌天然气管道总长约529km,南起土库曼斯坦和乌兹别克斯坦边境的格达伊姆,北至乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦边境。为了计量土库曼斯坦的来气量和哈萨克斯坦境内的进气量,分别在管道起点和终点建立了WKC1和MS两个计量站。一期工程均使用Emerson提供的计量设备,全线共设计安装DN400超声波流量计16台,8台用于WKC1站的生产计量,8台用于MS站的商业计量。其中,WKC1站的8台流量计分为2组,分别计量A、B线来气,每组4台,设计为3用1备,每路计量管道出口均设流量调节阀,用以控制管道出口压力;MS站计量区的8台流量计没有分组,设计为6用2备,每路计量管道出口均未设工作调节阀,不能控制管道出口压力,计量系统配置与WKC1站相同。

2.2 计量系统组成与设备参数

超声计量系统由超声流量计(USM)、流量计算机(FC)、压力变送器(PT)、温度变送器(TT)和气相色谱分析仪(GC)等设备组成。

FC通过对USM测得的流量进行体积修正,得到标准状况下的流量公式:

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式中:Vn为FC根据气体状态方程计算得到的标准状况下的天然气体积流量,m3/h;Vf为USM测得的工作状况下的天然气体积流量,m3/h;pf为PT测得的流经流量计的天然气瞬时压力,MPa;pn为1标准大气压,取0.101325MPa;Tf为TT测得的流经流量计的天然气瞬时热力学温度,K;Tn取293.15K;Zf为工作状况下流经流量计的天然气瞬时压缩因子,由FC根据GC分析得到的组分值按照计算求得,无量纲;Zn为换算到标准状况下流经流量计的天然气瞬时压缩因子,由FC根据GC分析得到的组分值按照计算求得,无量纲。

中乌天然气管道的两套计量系统均由8台USM、FC、PT、TT和1台GC组成。其中16台超声流量计经中国国家石油天然气大流量计量站南京分站校准,其他设备经乌兹别克斯坦计量服务中心检定合格(表2)。

表2 中乌天然气管道超声计量系统设备主要参数
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2.3 系统安装

超声流量计采用成橇安装(图1)方式。根据要求,在超声流量计上游10D(管道内径)处安装Emerson提供的盘式整流器,用于调整上游气体的流态;在流量计表体安装压力变送器;在流量计下游(3~5)D处安装温度变送器。气相色谱仪安装在进站管道旁专用的分析室中,便于从管道中采集气样;气相色谱分析仪配套的2350型控制器安装在站控室的计量机柜上,流量计算机安装在站控室的计量机柜中,与超声流量计一一对应。
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关键字:超声计量系统  输气管道  计量系统

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/1010/article_7918.html
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