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超聲波流量計在輸氣站場的廣泛應用

文章出處:華仁儀表 發表時間:2019-04-03 10:21

摘要:針對輸氣站場的流量測量,采用超聲波氣體流量計可以有效的提高測量的便利性和精確度。本文將在分析輸氣站場流量測量現狀的基礎上,通過對超聲波流量計的工作原理、精確度等的分析,深入研討超聲波流量計在輸氣站場的應用方法。

 

輸氣站場流量測量的現狀分析

 

 

流量測量的復雜性1

與液體流量計量不同,由于氣體的可壓縮性,壓縮因子的確定較為復雜,導致氣體流量計量存在一定的復雜性;在計量過程中,對流經計量裝置處氣體的流態要求也比較高,在理想情況下,要求氣體流經計量裝置時,氣體流動方向保持與管道平行,氣體沿徑向均勻分布等,不能存在旋流或渦流等異常流態,但在實際中要達到絕對的理想狀態幾乎不可能。

 

由于上述原因,造成輸氣站場流量測量工作復雜,在測量過程中,一方面要求測量結果具有一定的精確度,另一方面,又要求能夠滿足經濟性的要求。

 

目前輸氣站場所用流量計的種類和存在的問題2

目前,長輸管道工藝站場的天然氣計量裝置主要有兩種形式:

超聲波流量計量裝置:其主要由現場超聲波流量計、壓力變送器、溫度變送器、直管段、整流器和流量計算機等組成;

渦輪計量裝置:主要由現場渦輪流量計、壓力變送器、溫度變送器、直管段和流量計算機等組成。

 

輸氣站場超聲波流量計的種類、 工作原理及影響精確度的因素

 

 

超聲波流量計的種類及工作原理1

按照流量計的聲道數劃分,超聲波流量計可分為單聲道流量計和多聲道流量計兩種。為了保證計量精度,目前輸氣站場廣泛采用的是四聲道超聲波流量計。按照超聲波發生和接收過程劃分,超聲波流量計還可分為對射式和反射式兩種。例如,丹尼爾流量計多為對射式流量計,而阿爾斯特流量計一般為反射式流量計。

 

超聲波流量計工作的基本原理是,超聲波在天然氣中,沿氣體順流方向和逆流方向的傳播速度不同,通過測量兩個方向傳播的時間差,來計算出天然氣在管道中的流速,從而得出天然氣的瞬時流量。

 

影響超聲波流量計精確度的主要因素2

從理論上講,影響超聲波流量計量系統精確度的因素很多,直管段長度,溫壓變送器的安裝位置及精度,流量計本體內加工精度,換能器性能及聲道數等都與計量精度密切相關。 

 

換能器(探頭)性能的好壞和聲道數是影響流量計準確度的重要因素。從理論上講,通過單聲道超聲波的發射和接收,就可計算出氣體流量,但實際天然氣在管道內的流動往往是不均勻分布的,這樣,只有通過多聲道流量計在不同截面的發射和接收,才能消除這種不均勻性,從而提高計量精度。

 

輸氣站場超聲波流量計的應用建議

超聲波流量計在輸氣站場的廣泛應用(圖1)

 

做好流量計的設備選型工作1

輸氣站場環境復雜,在選用超聲波流量計時,應重點關注一下幾個方面。

 

一是要盡量選用多聲道流量計。目前天然氣輸氣站場用于貿易計量的流量計一般為四聲道超聲流量計,只有聲道數在四個以上時,才能滿足計量所需精度,減少與下游用戶的計量糾紛。 

 

二是在流量計量程選擇上,要兼顧設備投用初期和遠期用氣量;兼顧日峰谷、年峰谷用氣量。由于超聲波流量計的量程比比較寬,在用戶流量范圍波動不是很大的情況下,根據計量管段壓力等級,通過合理的選擇流量計口徑,一般都能做到對上述不同流量值的兼顧。

 

做好流量計量裝置的現場安裝和初始化配置工作2

流量計現場安裝是否符合要求,對流量計量的準確性影響很大。首先,在直管段的安裝上,不能僅限于滿足設備廠商的技術要求,更重要的是要滿足行業的相關標準。設備廠家的技術要求是在理想狀態下提出的,而輸氣站場具有復雜多樣性,各種配套設備的安裝狀況、運行時的不同工況等都可能給準確計量帶來影響。

 

建議超聲波流量計上下游直管段應滿足前30D、后40D,且上游安裝整流器的要求。另外,壓力、溫度取樣點的選擇也很重要,一般壓力的取樣點應選擇在流量計本體上,以便能準確測量流過流量計的天然氣壓力;溫度的取樣點一般選擇在流量計下游直管段5D左右處,這樣即能以減少溫度套管對氣體流態的影響,又能相對準確地反映實際氣體的溫度。

 

做好流量計的日常維護工作3

雖然,超聲流量計的日常維護工作量并不大,但也要重點做好以下幾點工作:一是要定期對探頭進行清理,污損的探頭對超聲波的發射和接收會造成影響,從而影響計量精度;二是要定期對流量計進行聲速核查,通過軟件檢查各探頭的工作情況,使流量計始終處于最佳工作狀態,確保計量準確。

 

建立流量計遠程維護系統,延長流量計檢定周期4

天然氣長輸管道具有距離長、社會依托差、遠離城市的特點,這就給系統維護帶來一定難度。為此,建立一套遠程維護系統是非常必要的。超聲波流量計遠程維護是以局域網和廣域網(或互連網)為基礎的一套遠程維護系統。在該系統中,輸氣站場需將流量計、流量計算機等設備組成局域網,并向上通過交換機、路由器等設備與廣域網(或互聯網)連接,這樣,在遠端就可通過網絡訪問到當地的流量計或流量計算機,對其進行檢查、維護或修改配置等。按照國家相關規定,具備遠程維護能力的流量計,其檢定周期可以適當延長,從原來的兩年一檢延長到六年一檢,這樣就可大大減少設備維護工作量。

 

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