煤氣流量計(jì)測(cè)量氣體流量

　　一、煤氣流量計(jì)的工作原理

　　煤氣流量計(jì)是一種節(jié)流式差壓流量計(jì).它以流體流動(dòng)連續(xù)性方程和伯努利方程為基礎(chǔ) 當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí).流速在節(jié)流件處形成局部收縮.因而流速增加、靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了差壓。流體流量越大.產(chǎn)生的差壓就越大.通過(guò)測(cè)量差壓的大小便可計(jì)算出流體的流量。

　　煤氣流量計(jì)也遵循差壓式流量計(jì)的計(jì)算公式：C——流出系數(shù)：ε——可膨脹性系數(shù)：d——節(jié)流件孔徑，m，β——節(jié)流比系數(shù)，β=d/D，D——上游管道內(nèi)徑.m;△p——差壓，Pa;ρ1——上游流體密度,kg/m。

　　煤氣流量計(jì)與其他差壓流量計(jì)的不同之處在于其節(jié)流件采用了紡錘體 紡錘體沿測(cè)量管中心軸線安裝.其幾何形狀根據(jù)流體力學(xué)原理精心設(shè)計(jì)，采用基因算法進(jìn)行優(yōu)化.呈完美的流線型.能避免流動(dòng)分離，且對(duì)流體的阻力達(dá)到最小 紡錘體中部與測(cè)量管的內(nèi)壁之間形成均勻的環(huán)形通道(槽道) 煤氣流量計(jì)的高壓取自紡錘體頭部(前緣)對(duì)應(yīng)的測(cè)量管壁處.低壓取自紡錘體的中后部 被測(cè)流體在接近紡錘體頭部時(shí).其速度分布便開始受到調(diào)整： 隨著流體流經(jīng)紡錘體頭部.其速度分布受調(diào)整的力度不斷加大 當(dāng)流體進(jìn)入環(huán)形槽道以后.其速度分布開始被“標(biāo)準(zhǔn)化”.壓力分布也隨之被“標(biāo)準(zhǔn)化”.在環(huán)形槽道區(qū)域.壓力沿軸線方向線性下降，非常穩(wěn)定，幾乎不存在任何脈動(dòng)。紡錘體的前后支撐片按飛機(jī)機(jī)翼理論來(lái)設(shè)計(jì).呈良好的流線型.阻力極小.使紡錘體牢固而準(zhǔn)確地在管道定位，保證良好的軸對(duì)稱。

　　二、煤氣流量計(jì)的性能特點(diǎn)

　　煤氣流量計(jì)作為新一代的差壓流量計(jì).具有諸多明顯的進(jìn)步和鮮明的特點(diǎn)

　　1.準(zhǔn)確度高.重復(fù)性好

　　煤氣流量計(jì)由于其獨(dú)特的節(jié)流件設(shè)計(jì).可將各種實(shí)際流動(dòng)迅速調(diào)整為標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)形槽道流動(dòng).且取壓點(diǎn)的壓力非常穩(wěn)定：節(jié)流裝置內(nèi)整個(gè)流場(chǎng)沒(méi)有流動(dòng)分離發(fā)生.沒(méi)有任何漩渦出現(xiàn)，不會(huì)產(chǎn)生附加的壓力波動(dòng)。

　　煤氣流量計(jì)節(jié)流裝置的這些特性使差壓變送器能夠非常容易地獲得持續(xù)而穩(wěn)定的壓力差.測(cè)量準(zhǔn)確度可優(yōu)于±0.5% .重復(fù)性優(yōu)于0.2%(此為測(cè)量氣體或蒸汽時(shí)的數(shù)據(jù).測(cè)量液體時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度可優(yōu)于±0.2% .重復(fù)性優(yōu)于0.1%).體現(xiàn)了流量計(jì)最基本的性能——測(cè)得準(zhǔn)。

　　2.流量范圍大.量程比寬

　　煤氣流量計(jì)在流量(雷諾數(shù))大于一定值后.流量系數(shù)為常數(shù).只有在小流量時(shí)由于流體黏性(雷諾數(shù))的影響才出現(xiàn)微弱非線性.這使得煤氣流量計(jì)的非線性范圍大大縮小.流量系數(shù)在大流量(雷諾數(shù))方向上一直保持恒定的值 即使在小流量的非線性范圍內(nèi)，由于煤氣流量計(jì)本身優(yōu)良的重復(fù)性.仍然可以較為準(zhǔn)確地計(jì)量煤氣流量計(jì)的壓力信號(hào)十分穩(wěn)定.信噪比高.單表量程比可達(dá)到10：1.根據(jù)特殊要求還可擴(kuò)展至15：1。

　　3.無(wú)直管段要求.現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)

　　充分發(fā)展的管道流動(dòng)對(duì)于流量?jī)x表的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性至關(guān)重要.但是這種流動(dòng)的獲得卻并不容易.必須在流量計(jì)前加裝數(shù)十倍于管道直徑長(zhǎng)度的直管段.或者加裝消耗能量的流動(dòng)調(diào)整器來(lái)縮短直管段的長(zhǎng)度.并且這樣做的效果還十分有限。煤氣流量計(jì)本身可以有效并迅速地將管道流動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化.節(jié)流件紡錘體強(qiáng)大的整流作用使得煤氣流量計(jì)徹底擺脫了前后直管段的限制.適用場(chǎng)合大為拓寬.安裝成本大大降低。

　　4.永久性壓力損失小

　　在煤氣流量計(jì)中.流體順滑地流過(guò)節(jié)流件紡錘體.全流場(chǎng)無(wú)流動(dòng)分離發(fā)生.沒(méi)有任何旋渦.節(jié)流裝置對(duì)流體的阻力僅為摩擦阻力 當(dāng)流體流暢地通過(guò)紡錘體后大部分壓力得到恢復(fù).因此在獲得大的壓差的同時(shí).壓力損失可比大多數(shù)侵占通道的流量計(jì)(孔板、V錐、渦輪等)的壓損小得多，僅為孔板流量計(jì)的三分之一. 比V錐流量計(jì)sb50% .與文丘里管十分接近 并且流量越大.相對(duì)壓力損失越小.這一點(diǎn)是其他有明顯壓損的流量計(jì)無(wú)法做到的

　　5.流量系數(shù)長(zhǎng)期不變.穩(wěn)定可靠壽命長(zhǎng)

　　煤氣流量計(jì)的節(jié)流件紡錘體經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后呈完美的流線型.在流體長(zhǎng)期的沖擊下不易磨損.這使得煤氣流量計(jì)標(biāo)定出廠后.流量系數(shù)即可終身使用.無(wú)需重復(fù)標(biāo)定 紡錘體的前后支撐片.使它牢固而準(zhǔn)確地在管道定位.保證良好的軸對(duì)稱 支撐片按飛機(jī)機(jī)翼理論來(lái)設(shè)計(jì).呈良好的流線型，阻力極小 節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)非常牢固.抗載荷抗沖擊.節(jié)流裝置壽命

　　高于管道壽命煤氣流量計(jì)真正具備了自清洗功能.因?yàn)槊簹饬髁坑?jì)的節(jié)流件呈完美的流線型.顆粒狀的臟物在整個(gè)流量計(jì)中無(wú)處停留.很容易隨著介質(zhì)的流動(dòng)被帶走。

　　目前.其他的節(jié)流裝置存在“盲區(qū)”以及嚴(yán)重的流動(dòng)分離，容易造成臟污顆粒的堆積或阻塞。這使得煤氣流量計(jì)可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行、準(zhǔn)確計(jì)量。

　　三、煤氣流量計(jì)在長(zhǎng)慶氣田的應(yīng)用

　　目前.我廠一共安裝了35臺(tái)煤氣流量計(jì).分別在南3站、烏2站、烏3站、西1站及叢式井組上用于不同場(chǎng)合的流量測(cè)量

　　1.南3站煤氣流量計(jì)

　　南3站目前一共安裝了4臺(tái)煤氣流量計(jì).分別安裝在G35—12、G33—13、G34—13、陜66上用于單井計(jì)量G35—12：于2007年7月安裝。二次儀表為一體化智能設(shè)計(jì).即可在現(xiàn)場(chǎng)表頭直接讀取瞬時(shí)流量.又能將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 該流量計(jì)自投運(yùn)以來(lái)一直運(yùn)行穩(wěn)定.計(jì)量較為準(zhǔn)確.同分2/1;孔板流量計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)極為接近.輸差基本控制在范圍之內(nèi)：同時(shí)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障極少.取得了良好的應(yīng)用效果G34—13：于2008年12月安裝，替換原智能旋進(jìn)旋渦流量計(jì)進(jìn)行單井計(jì)量，仍然為一體化儀表。該煤氣流量計(jì)自投運(yùn)后運(yùn)行穩(wěn)定。計(jì)量準(zhǔn)確.無(wú)故障發(fā)生G33—13：于2010年9月安裝.替換原彎管流量計(jì)進(jìn)行單井計(jì)量.為一體化儀表 該煤氣流量計(jì)自投運(yùn)后與分2/孔板流量計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)相差較大.經(jīng)天然氣計(jì)量站與廠家技術(shù)人員檢查后.已排除二次儀表原因.很可能是流量計(jì)本體取壓孔有毛刺.或是有較大顆粒卡在流量計(jì)槽道中造成的 因?yàn)樵摼壳盁o(wú)法關(guān)井，由廠家技術(shù)

　　人員修改流量系數(shù)后暫運(yùn)行.待該井關(guān)井后將流量計(jì)予以更換并查找故障原因?，F(xiàn)階段煤氣流量計(jì)正常運(yùn)行，但當(dāng)該井產(chǎn)量有大的波動(dòng)時(shí).可能會(huì)導(dǎo)致計(jì)量失準(zhǔn)。

　　陜66：于2010年10月安裝，替換原彎管流量計(jì)進(jìn)行單井計(jì)量，因?yàn)樵摼形撮_井生產(chǎn)，煤氣流量計(jì)未投運(yùn)。

　　2.烏3站煤氣流量計(jì)

　　烏3站于2009年7月安裝了一臺(tái)一體化煤氣流量計(jì).用于分2/1計(jì)量分離器進(jìn)行流量計(jì)量。該煤氣流量計(jì)自投運(yùn)以后運(yùn)行穩(wěn)定.計(jì)量準(zhǔn)確.除8月7日因雷擊導(dǎo)致二次儀表?yè)p壞外。無(wú)故障發(fā)生，運(yùn)行效果良好。

　　3.烏2站煤氣流量計(jì)

　　烏2站于2008年9月在G4—5井安裝了一臺(tái)煤氣流量計(jì).用于井間互聯(lián)連續(xù)氣舉排水采氣試驗(yàn)流量計(jì)量 由于該流量計(jì)是用于高壓場(chǎng)合.在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題.導(dǎo)致無(wú)法正常計(jì)量2008年10月10 El變送器電路單元損壞.參數(shù)丟失：11月1日變送器因溫度過(guò)高，模塊燒壞;l1月16日變送器本體出現(xiàn)砂眼滲漏以上問(wèn)題都是因?yàn)槎蝺x表的故障導(dǎo)致流量計(jì)

　　無(wú)法穩(wěn)定工作.該煤氣流量計(jì)在正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)量還是比較準(zhǔn)確的 經(jīng)天然氣計(jì)量站與廠家技術(shù)人員分析研究.決定將烏2站一體化煤氣流量計(jì)更換為分體式煤氣流量計(jì).二次儀表采用羅斯蒙特公司生產(chǎn)的變送器，該儀表較為穩(wěn)定耐用，可用于高壓場(chǎng)合。但分體式煤氣流量計(jì)的各種數(shù)據(jù)需要由各變送器采集并傳輸至流量積算儀.該流量積算儀與我廠自控系統(tǒng)不配套.無(wú)法將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行讀取.目前該問(wèn)題正在聯(lián)系各相關(guān)力量進(jìn)行整改4.西1站煤氣流量計(jì)西1站于2010年10月在低壓總機(jī)關(guān)安裝了一臺(tái)一體化煤氣流量計(jì).運(yùn)行到現(xiàn)在.只有二次儀表平衡閥出現(xiàn)故障，更換后恢復(fù)正常.到現(xiàn)在為止，計(jì)量準(zhǔn)確。

　　5.叢式井組流量計(jì)

　　叢式井組流量全部為2010年安裝.目前全部正常.計(jì)量準(zhǔn)確還有一點(diǎn)需要指出的是. 目前煤氣流量計(jì)無(wú)法通過(guò)天然氣計(jì)量站的小流量裝置進(jìn)行標(biāo)定.只是在出廠時(shí)作過(guò)標(biāo)定.這會(huì)對(duì)我們判斷煤氣流量計(jì)的準(zhǔn)確度帶來(lái)影響。

　　通過(guò)對(duì)煤氣流量計(jì)幾年來(lái)的實(shí)際應(yīng)用.我們發(fā)現(xiàn)該流量計(jì)具有一定的優(yōu)勢(shì).它運(yùn)行穩(wěn)定.計(jì)量準(zhǔn)確，故障較少.取得了較好的應(yīng)用效果 煤氣流量計(jì)的問(wèn)題多出現(xiàn)在二次儀表部分.今后我們一定要在儀表的優(yōu)化選型方面狠下工夫.根據(jù)不同的安裝場(chǎng)合.選擇最合理的流量計(jì)及配套儀表。在中低壓的場(chǎng)合，我們建議使用一體化的流量計(jì)儀表.它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.維護(hù)方便.價(jià)格較分體式儀表低廉.具有現(xiàn)場(chǎng)顯示和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳的雙重功能：高壓場(chǎng)合建議使用分體式流量計(jì).其儀表更為穩(wěn)定耐用.可保證流量計(jì)長(zhǎng)期正常運(yùn)行。因此，還要盡快解決分體式流量積算儀與集氣站計(jì)算機(jī)的通信問(wèn)題，不但要顯示流量，還要能對(duì)壓力、差壓、溫度等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控.確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決。更要采取措施實(shí)現(xiàn)煤氣流量計(jì)在我廠的標(biāo)定.使我們能夠更好地判斷該儀表的應(yīng)用效果和使用前景.更好地服務(wù)于我廠的生產(chǎn)。