自然气流量计量及仪表选型

2016-01-18 11:06:47   来源:eefocus   

关键字: 自然气  流量计量  仪表选型

引言


随着自然气的广泛使用,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,流量的丈量,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进必然巨大。因此,公道选择丈量方法及功能、特性、经济适用的流量仪表是非常必要的。以下就自然气的计量标准、丈量方法及仪表选型进行实用性介绍。 

1自然气计量标准及温度、压力修正方式

(1)自然气计量标准

自然气计量以体积表示,单位:m3。由于气体具有可以布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、温度作出明确的同一规定,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时的状态为自然气计量标准状态;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。

自然气流量计量及仪表选型

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---丈量时当地的大气压,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。自然气的压缩系数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。

自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:

自然气流量计量及仪表选型

式中:KT---均匀温度修正系数;
KP---均匀压力修正系数。

在确定的地区和一个时期内(冬季或夏季或全年),均匀温度t和均匀大气压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关系确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。将压力记录仪的出发点调到当地大气压,采用100%圆图刻度记录纸,用算术均匀法或相当半径法(比例求积仪),求出静压均匀格数XP,则:

自然气流量计量及仪表选型

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,算出当日均匀温度,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(设定均匀压力固定值或压力传输器引进的被测当前压力)、工况温度T(设定均匀温度固定值或温度传感器引进的被测当前温度)、压缩z(设定为固定值或输进公式自动计算)、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自然气标准孔板流量计及配套装置

标准孔板丈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:

自然气流量计量及仪表选型

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)自然气标准孔板流量丈量的实用公式

自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:

自然气流量计量及仪表选型

式中:Qn---标准状态下自然气体积流量,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,

自然气流量计量及仪表选型

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为自然气流过孔板时的温度(℃)。
FG---相对密度系数,自然气流量计量及仪表选型,Gr为真实相对密度;
P1---孔板上游侧取压孔气流尽对静压,MPa;
△P---气流流经孔板时产生的差压,Pa;
ε---可膨胀系数,ε=1-(0.41+0.35β4)自然气流量计量及仪表选型,k为等熵指数;
Fz---超压缩因子,自然气流量计量及仪表选型zn和z1分别为标态下和流态下的压缩系数;
FT---活动温度系数,

自然气流量计量及仪表选型

式中C、ε、λd、Gr、FG、FT、Fz、z1等参数均是对实际工况转换为标准状态的修正系数,其具体数据可查该标准的相关附录表。

(3)自然气用标准孔板计量的流量积算

a)用双波纹管差压流量计积算

双波纹管差压流量计由丈量孔板(差压、静压)和显示部分及附件求积仪组合而成,广州市骏凯电子科技有限公司用100%圆图刻度记录纸(即开方卡片)来记录孔板的差压△P和静压P1,由求积仪算出当日流量,按(6)式,可得实在用公式:

自然气流量计量及仪表选型

自然气流量计量及仪表选型X104

式中:Pmax(MPa)、△Pmax(Pa)分别为仪表静压、差压的上限值,XP、X△P分别为开方卡片记录的实际静压、差压的均匀格数。

对于一台确定的计量装置,当自然气成分一定时,d、Pmax、△Pmax、Gr可视为常数;当β值(即d、D值一定时)一定的节流件在雷诺数较高的区域内使用时,C可视为常数;对于特定环境下,Fz(=1/z)值基本可视为常数(供气压力低于0.5MPa时,可取z约为1);当用压力比较稳定,气量变化不很大时,则ε也可视为常数,由此K双在特定的情况下为常数。则:

自然气流量计量及仪表选型

根据此公式,可人工积算出一天的用气量。

双波纹差压计由于性能稳定性好,经济投进不大,常用于中、高压,大中流量的产业管线和总计量以及临时计量中,但因人工积算不便且积算精确受人为因素影响,现逐渐被较先进的仪表取代。

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_14413.html
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