[摘要]隨著天然氣的廣泛應(yīng)。天然氣計(jì)量成為人們關(guān)注的話題。本文主要介紹了渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)在天然氣計(jì)量中的應(yīng)用及存在的主要問題，并提出了相應(yīng)的解決方式方法。闡敘了我國未來天然氣計(jì)量的發(fā)展趨勢。
1前言
21世紀(jì)為天然氣的世紀(jì),天然氣是優(yōu)質(zhì)的燃料和化工原料。它廣泛用于玻璃制晶生產(chǎn)，發(fā)電，氮肥生產(chǎn)，城市燃?xì)�，是一種理想的清潔能源，是國家的重要能源命脈之一，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要的地位。隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們活動(dòng)的活躍，能源面臨著越來越短缺，因此合理利用能源，有效開展節(jié)約能源的課題就擺在人們面前，就天然氣來講，通過精確的計(jì)量，是減少天然氣浪費(fèi)的有效途徑之一。
2渦輪流量計(jì)與超聲波流量計(jì)的工作原理
2.1渦輪流量計(jì)
渦輪流量計(jì)由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成。
被測流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉(zhuǎn)速也大，再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電脈沖，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計(jì)脈沖數(shù)即可求出瞬時(shí)流量和累積流量。
渦輪變送器的工作原理是當(dāng)流體沿著管道的軸線方向流動(dòng)，并沖擊渦輪葉片時(shí)。便有與流量qv.流速V和流體密度p桑積成比例的力作用在葉片上，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線，改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圍內(nèi)將感應(yīng)出脈動(dòng)的電勢信號，此脈動(dòng)信號的頻率與被測流體的流量成正比。
渦輪變送器輸出的脈沖信號，經(jīng)前置于放大器放大后，送入顯示儀表，就可以實(shí)現(xiàn)流量的測量。
2.2超聲流量計(jì)
其工作原理一超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)就載，上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。
超聲波流量計(jì)由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)3部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收器按.收到的超聲波信號，經(jīng)電子線路啟大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號，供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算，這樣就實(shí)現(xiàn)了流量的檢測和顯示。
3渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)優(yōu)、缺點(diǎn)比
較及應(yīng)用中霄注意的問題
3.1優(yōu)、缺點(diǎn)比較
渦輪流量計(jì)優(yōu)點(diǎn):
(1)正確，在所有流量計(jì)儀表中屬于精確的流量儀表:
(2)重復(fù)性好:
(3)無零點(diǎn)漂移，抗干擾性好:、
(4)測量范圍度寬;
(5)結(jié)構(gòu)緊湊。
缺點(diǎn):.
(1)不能長期保持校準(zhǔn)特性:
(2)流體物性對流量特性影響較大超聲波流量計(jì)優(yōu)點(diǎn):
(1)檢測件是一段無阻礙物的圓管,結(jié)構(gòu)簡單、無可動(dòng)部件、無壓力損失井且免維護(hù)。
(2)適用的流量范圍大(量程比寬為40:1,最高可達(dá)100:1)。
(3)精度高(≤士0-5%),重復(fù)性好,線性好。
(4)具有雙向測量功能,且雙向測量的精度相同。
(5)有強(qiáng)大的自檢和自診斷功能。缺點(diǎn):
(1)在傳播時(shí)間法時(shí)，只能用于清潔液體和氣體，而在多普勒法時(shí)，測量含有-定量懸浮顆粒和氣池的液體:
(2)多普勒法測量正確率不高。.
(3)現(xiàn)場應(yīng)用較少
3.2運(yùn)用過程中需要注意的問題
為了保障渦輪流量計(jì)的正常運(yùn)行，在其運(yùn)用的歷程中應(yīng)注重以下幾個(gè)問題:
3.2.1渦輪流量計(jì)對被測介質(zhì)有嚴(yán)厲的請求
(1)渦輪流量計(jì)個(gè)別只用于計(jì)量低粘度的單相流體。
(2)用渦輪流量計(jì)計(jì)量的介質(zhì)流體應(yīng)處于素流狀況。
(3)目前大多數(shù)渦輪流量計(jì)的軸承為球體軸承，因而對被測介質(zhì)的干凈度有很高的請求。
3.2.2渦輪流量計(jì)口徑的抉擇應(yīng)注重的問題
在抉擇渦輪流量計(jì)的口徑時(shí)，應(yīng)使介質(zhì)的工況流量在流量計(jì)測量規(guī)模的15%-70%之間。當(dāng)被測介質(zhì)流量處于所選流量計(jì)測量規(guī)模的15%以下時(shí)，介質(zhì)流體在管道中流速遲緩處于層流狀況，流量計(jì)的測量線性變差，難以到達(dá)請求的計(jì)量正確。當(dāng)介質(zhì)工況流量大于所抉擇流量計(jì)測量規(guī)模的70%時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)速將變的很大，減速軸承和支架的磨損，影響渦輪流量計(jì)的運(yùn)用壽命。
3.2.3渦輪流量計(jì)在裝置中應(yīng)注重的問題
(1)介質(zhì)流體流速散布不平均和旋渦流是影響渦輪流量計(jì)測量正確的重要起因，要清除流速不平均和旋鍋流則須要在渦輪流量計(jì)前端有足夠長的直管段。
(2)渦輪流量計(jì)的裝置點(diǎn)不能有激烈的機(jī)械震驚和強(qiáng)的電磁攪擾。
(3)渦輪流量計(jì)在裝置方法上能夠是程度、傾斜、垂直裝置，隨裝置方法的不同，若要想取得正確的測量，必需采取程度裝置。
3.2.4培修和校驗(yàn)應(yīng)注重的問題
(1)渦輪流量計(jì)是拆卸周密的精細(xì)儀表，改換配件或是從新拆卸后都會(huì)引起儀表系數(shù)的變更，因而為保障測量的正確在改換配件或是從新拆卸后都應(yīng)從新校驗(yàn)并更改儀表系數(shù)。
(2)渦輪流量計(jì)隨運(yùn)行的時(shí)光增加或改換部件其儀表系數(shù)會(huì)發(fā)作轉(zhuǎn)變，因而必須要對渦輪流量計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)。
3.3超聲波流量計(jì)量在應(yīng)用中，需要注意以下幾個(gè)方面的問題
3.3.1正確的選擇
這是超聲波流量計(jì)能夠正常工作的基礎(chǔ)。如果選型不當(dāng)，或會(huì)造成流量無法測量，或者用戶使用不便等后果。
3.3.2合理的安裝
換能器安裝不合理是超聲波流量計(jì)不能正常工作的主要原因:安裝換能器需要考慮位置的確定和方式的選擇兩個(gè)問題。確定位置時(shí)除保證足夠的上、下游直管段外，尤其要注意換能器盡量避開有變頻器、電焊機(jī)等污染電影的場合。
3.3.3及時(shí)核對
對于現(xiàn)場安裝固定式超聲波流量計(jì)數(shù)量大。范圍廣的用戶，可以配備-一臺(tái)同類型的便攜式超聲波流量計(jì)，用于核�，F(xiàn)場儀表的情況。
3.4二次僅表、色講分析僅對渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)的影響
由于天然氣是一種可壓縮性流體，作為-次檢測儀表的流量計(jì)本身僅僅能夠檢測工況下的氣體體積量，無法給出統(tǒng)一狀態(tài)下的氣體體積量，給天然氣的計(jì)量帶來很大的不便。為了更正確的計(jì)量，必須有一種可以在線檢測氣體的溫度、壓力和流量信號，井進(jìn)行壓縮因子自動(dòng)修正和流量自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償，將工況體積量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積量的儀器，在這種背景下就產(chǎn)生了體積修正儀，也就是天然氣計(jì)量的二次儀表。
體積修正儀主要用來在線檢測氣體的溫度、壓力、流量等信號，并進(jìn)行壓縮因子自動(dòng)修正和流量自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償，將工況體積量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積量的儀表"。
由于體積修正儀作為天然氣流量計(jì)量的二次儀表，其正確在很大程度上受流量檢測元件(一般為渦輪流量計(jì))的限制。其前絕大多數(shù)的天然氣公司在天然氣到達(dá)用戶時(shí)都采用在調(diào)壓器后安裝渦輪流量計(jì)，這樣做的好處是防止管道壓力變化對計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生影響，可以使計(jì)量更加正確。
在天然氣計(jì)量交接過程中,為實(shí)現(xiàn)交接的統(tǒng)一和使用方便,使數(shù)據(jù)具有可比性,需嬰計(jì)量標(biāo)況下的流量,而在工況和標(biāo)況之間轉(zhuǎn)換時(shí)除了受溫度和壓力的影響外,壓縮因子也會(huì)產(chǎn)生一定的影響,目前場站超聲流量計(jì)計(jì)量用到的氣體組分主要通過在線氣相色譜儀實(shí)時(shí)檢測得到的。
而色譜法是利用混合物中各組分的不同的物理或化學(xué)性質(zhì)達(dá)到分離的目的。分離后的組分可以進(jìn)行定性或定量分析，有時(shí)分離和測定同時(shí)進(jìn)行，有時(shí)先分離后測定。
色譜分析儀的目的，在于分析外輸天然氣的組分，提供給流量計(jì)算機(jī)補(bǔ)償，以獲取流經(jīng)流量計(jì)的正確體積流量，可以采取定期使用化驗(yàn)室的色譜分析儀對天然氣組分進(jìn)行分析，使其計(jì)量數(shù)據(jù)更加正確。.
4未來發(fā)展趨勢
隨著中國加入WTO，處資企業(yè)不斷進(jìn)人我國天然氣市場以及引進(jìn)國外天然氣的可能性、天然氣計(jì)量與國際接軌即將成為面對面的現(xiàn)實(shí)"，其計(jì)量觀念與發(fā)展趨勢也將由此而發(fā)生系列變化。分析表明，下一步我國天然氣計(jì)量將向以F七方面發(fā)展:
(1)計(jì)量方式向自動(dòng)化、智能化、遠(yuǎn)程化計(jì)量方式發(fā)展
由于電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，天然氣計(jì)量已逐步向在線、實(shí)時(shí)、智能靠近，同時(shí)依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化通訊�？刂坪凸芾�。
(2)檢定方式、量值溯源從靜態(tài)單參數(shù)向動(dòng)態(tài)多參數(shù)瀝源發(fā)展
過去流量計(jì)檢定方式通常采用檢定靜態(tài)單參數(shù)方法，隨著國內(nèi)國外實(shí)流檢定技術(shù)的成熟，天然氣流量量值溯源正逐步向?qū)嵙鳈z定方向發(fā)展，即以實(shí)際天然氣介質(zhì)、在接近實(shí)際現(xiàn)場工況等條件下對流量的分參數(shù)如壓力、溫度、氣質(zhì)組分和流量總量進(jìn)行動(dòng)態(tài)量值溯源。
(3)儀表選型從單一儀表向多元化儀表發(fā)展
過去流量儀表選型比較單一，近幾年隨著對流量計(jì)的研究和開發(fā)，不同的流量計(jì)有不同的特點(diǎn)和適應(yīng)范圍，流量儀表選型由此呈現(xiàn)從單一儀表向多元化儀表方向發(fā)展。
(4)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)由單一標(biāo)準(zhǔn)向多重標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展
我國天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)不斷發(fā)展、豐富和完善，結(jié)合國外標(biāo)準(zhǔn)后我國流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)已基本構(gòu)成完整的體系，正逐步由單--標(biāo)準(zhǔn)向多重標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展。
(5)計(jì)量方式從體積計(jì)量向能量計(jì)量發(fā)展
我國天然氣貿(mào)易計(jì)量方法是在法定的質(zhì)量指標(biāo)下按體積計(jì)量。隨若市場經(jīng)濟(jì)的不斷完善，要求我國天然氣貿(mào)易計(jì)量方法盡快與國際接軌，有關(guān)天然氣倫量計(jì)量成為發(fā)展趨勢。
(6)單一數(shù)據(jù)管理向計(jì)量系統(tǒng)管理方向發(fā)展
單一數(shù)據(jù)管理具有諸多缺點(diǎn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展給天然氣計(jì)量系統(tǒng)管理創(chuàng)造了良好的條件。天然氣計(jì)量管理從影響測量結(jié)果的各個(gè)方面、各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程的、動(dòng)態(tài)的、科學(xué)管理。
(7)計(jì)量管理從事后計(jì)量糾紛解釋向事前過程管理發(fā)展隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們越來越重視天然氣計(jì)量。因此，人們對天然氣計(jì)量在管理觀念上正發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，不僅對現(xiàn)場計(jì)量器具的使用及相應(yīng)人員進(jìn)行管理，并從事后計(jì)量糾紛解釋向加強(qiáng)事前儀表采購選型、安裝使用、過程控制、質(zhì)量監(jiān)督、數(shù)據(jù)管理、實(shí)流檢定的管理轉(zhuǎn)變和發(fā)展。
5總結(jié)
隨著天然氣的進(jìn)一步廣泛利用，因內(nèi)一些流量計(jì)雖然有成熟的標(biāo)準(zhǔn)以及檢測計(jì)量技術(shù)，但由于工況條件限制及用戶對燃?xì)庑再|(zhì)的認(rèn)可，不可避免存在一些問題。因此完善我國的計(jì)量方式及采用和借鑒國外的先進(jìn)的計(jì)量方式勢在必行。
以上內(nèi)容源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)聯(lián)系即刪除!
