摘要:目前已存在的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中,孔板流量計(jì)理論計(jì)算公式繁多,計(jì)算出的流量在實(shí)際應(yīng)用時(shí)存在較大誤差。文中通過(guò)對(duì)孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)、測(cè)量原理進(jìn)行分析,推導(dǎo)出流量計(jì)算公式,換算出對(duì)應(yīng)的標(biāo)況下的流量計(jì)算方法。并與實(shí)際測(cè)量的流量進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明,計(jì)算誤差較小，驗(yàn)證了該計(jì)算方法的有效性。
孔板流量計(jì)是1種測(cè)量管道流體流量的裝置,因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便,性能穩(wěn)定,使用可靠，適應(yīng)惡劣環(huán)境等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于天然氣長(zhǎng)輸管道氣體流量測(cè)量"。在不同工況、不同轉(zhuǎn)速下能量頭、效率、功率與流量密切相關(guān),在已知流量的前提下,可以快速分析壓縮機(jī)性能。目前,已存在的孔板流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中理論計(jì)算公式繁多,標(biāo)況狀態(tài)不明顯，且計(jì)算出的流量值存在較大誤差”。
針對(duì)孔板流量計(jì)測(cè)量原理、結(jié)構(gòu)、公式來(lái)源進(jìn)行分析,推導(dǎo)出工況下正確的流量計(jì)算公式,然后換算出對(duì)應(yīng)的標(biāo)況下的流量,并將推導(dǎo)出的公式寫人上位機(jī)程序,在上位機(jī)上實(shí)時(shí)顯示。根據(jù)上位機(jī)顯示的實(shí)時(shí)人口流量,便可進(jìn)一步分析壓縮機(jī)的性能,為壓縮機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供依據(jù)。
1孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)及流動(dòng)過(guò)程
孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
在管道里插入1個(gè)與管軸垂直的金屬板，金屬板中心為1個(gè)圓孔,孔的中心位于管道的中心線上,孔板稱為節(jié)流元件。在孔板進(jìn)氣側(cè)距離孔板1個(gè)管道直徑的位置,安裝1個(gè)測(cè)壓管;在孔板出氣側(cè)距離孔板半個(gè)直徑的位置,安裝1個(gè)測(cè)壓管,測(cè)壓管測(cè)出管道內(nèi)氣體2個(gè)壓力之差即為上位機(jī)顯示的差壓，流體在孔板流量計(jì)中流動(dòng)過(guò)程見(jiàn)圖2。
2孔板流量計(jì)差壓與流量的關(guān)系換算
將工況狀態(tài)下的氣體流量轉(zhuǎn)化為標(biāo)況下的氣體流量。結(jié)合廠家提供的數(shù)據(jù)參數(shù),并查閱相關(guān)文獻(xiàn)推導(dǎo)出2種方法可求壓縮機(jī)組進(jìn)口流量,然后對(duì)這2種方法進(jìn)行比較分析,最終確定出1種優(yōu)的計(jì)算分析方法。標(biāo)況下氣體體積計(jì)算方法:
其中,P0、V0、T0、p0、M0分別為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的壓力、體積、溫度、密度和質(zhì)量;P、V、T、ρ、M為工況狀態(tài)下的壓力、體積、溫度、密度和質(zhì)量。可得標(biāo)準(zhǔn)狀況下的流量Q0為:
設(shè)P3、Q3、T3為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,20℃時(shí)下的壓力、體積、溫度,則P3=101325Pa,T3=293.15K。又因ρo=(1-0.00446C)x1.293,因此:.
3結(jié)果與討論
3.1方法選擇對(duì)比
上述2種方法均可在線監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)性好,將2種方法進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果見(jiàn)表1。
從表1可以看出,方法1計(jì)算簡(jiǎn)單,快速，誤差較小,可在上位機(jī)進(jìn)行流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，且計(jì)算所需參數(shù)容易獲得,對(duì)于壓縮機(jī)的實(shí)時(shí)性能分析起到重要作用;方法2不僅推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜，計(jì)算速度慢,且涉及參數(shù)較多。故選擇方法一.作為流量計(jì)算的優(yōu)方法5-51。
壓縮因子是天然氣最重要的物性參數(shù)之--，對(duì)天然氣的勘探、開(kāi)發(fā)、輸送、計(jì)量等等方面起到重要作用。文中壓縮因子的計(jì)算方法采用美國(guó)煤氣協(xié)會(huì)(AGA)提出的AGA8-_92DC方程。
3.2方法實(shí)施
以某場(chǎng)站壓縮機(jī)為例,孔板設(shè)計(jì)參數(shù):設(shè)計(jì)壓力為6.645MPa,設(shè)計(jì)溫度T。為290.15K,由AGA8-92DC方程確定的壓縮因子為0.86103,設(shè)計(jì)流量為383280m3/h(標(biāo)況0℃、101.325kPa)。但是流量計(jì)計(jì)算流量時(shí)為20℃、101.325kPa,經(jīng)換算為.20℃時(shí)設(shè)計(jì)流量為411595.338m3/h。
給定任--絕對(duì)壓力和絕對(duì)溫度,采用安裝的流量計(jì)算機(jī)中的軟件,采用AGA8-92DC方程確定，壓縮因子,計(jì)算出標(biāo)況下體積流量:
在已知絕對(duì)壓力、，絕對(duì)溫度、壓縮因子和差壓量，的情況下,便可快速準(zhǔn)確計(jì)算出標(biāo)況下的體積流量見(jiàn)表2。
3.3方法驗(yàn)證
為了驗(yàn)證提出方法的可靠性,查找該站壓縮機(jī)2016年12月份到2017年1月份的運(yùn)行數(shù)據(jù)。在此期間,西門子壓縮機(jī)及相關(guān)輔助設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,且工況點(diǎn)易于確定。場(chǎng)站的實(shí)際流量通過(guò)接氣的總流量減去各分輸站的支路流量所得5]。將計(jì)算所得流量與實(shí)際流量進(jìn)行對(duì)比見(jiàn)表3。
由表3可知,在實(shí)際工況下,計(jì)算設(shè)計(jì)方法誤差較小,因此具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
4結(jié)論
經(jīng)過(guò)理論分析、公式推導(dǎo)、實(shí)際驗(yàn)算,得出了孔板流量計(jì)的流量計(jì)算公式,該公式將壓力、溫度和壓縮因子的補(bǔ)償都考慮在內(nèi),計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確,誤差較小;且該計(jì)算公式標(biāo)明工況、標(biāo)況狀態(tài),可防止操作人員應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)混亂。在已知壓縮機(jī)進(jìn)口絕對(duì)壓力、絕對(duì)溫度、壓縮因子和差壓的情況下，可快速計(jì)算出進(jìn)口流量，進(jìn)而可確定壓縮機(jī)的壓比、效率和功率。
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