影響燃氣流量計準確性因（yīn）素分析
點擊次數：2089 發布時間：2020-11-06 08:39:31
摘要：在燃氣（qì）流量（liàng）計計量係統結算中，標況下的（de）氣體流量計算（suàn）是否正確直接影響計量係統的準確性，基於渦輪流量計（jì）的工作原（yuán）理、係統組成，分析了影響燃氣流量計係統性能的因素，並根據分析結果製定相對應的對策。指出在（zài）天然氣貿易交接計量中應加（jiā）強對渦（wō）輪計量係統的運行維護和檢測，以提高計量的準確性。
天然氣作為一種清潔能源在（zài）一次能源消費中占據著（zhe）重要的地位。隨著中國西氣東輸、川氣（qì）東送等**重要長輸管道的建成，以及（jí）城市燃氣（qì）管（guǎn）網的不斷完善，天然氣貿易（yì）交接的科學、公正、可靠（kào）變得愈發重要。渦（wō）輪計量係統具有靈敏度高（gāo）、重複性（xìng）好、量程比（bǐ）寬等優點，在長輸管道以及（jí）城市燃氣管網中得到了廣泛（fàn）應用，但在實際應用過程中會受到各種因素的幹擾（rǎo），進而影響了其計量（liàng）的準確性。
１渦輪流量計的工作原理
渦輪（lún）流量計屬於速度式流量計，在管（guǎn）道中（zhōng）安裝一（yī）台自由轉動、軸（zhóu）與管道同心的葉輪，當被測氣體流過傳感器（qì）時，在氣流作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，葉輪轉動（dòng）會周期地改變磁電轉換器的磁阻值（zhí），使檢測線（xiàn）圈中磁通隨之發生周期性變化（huà），產生周期性的感應電勢，即電脈衝信號。該信號經放（fàng）大器放大後，送至顯示儀表顯示，渦輪流量計工作原理如（rú）圖（tú）１所示。
管道中流體的流速大小與葉輪（lún）轉速成正比，流（liú）量計算如式（１）所示（shì）：
式中：ｑＶｆ———工況體積流量，ｍ３／ｓ；Ｎ———渦輪（lún）流量計的脈衝數；Ｋ———渦輪流量計儀表係數，１／ｍ３。
２燃氣流量計係（xì）統的組成
燃氣流量計係統如圖２所示，一般由渦輪流量計、壓力變送器、溫度變送器（qì）、色譜分（fèn）析儀、流（liú）量計算機５部分組成。渦輪流量計是該計量係統的核心，壓力變送器、溫度變送器采（cǎi）集輸氣工況條件下的壓力、溫度信號。色譜實（shí）時在線分析管道中的（de）天然氣組分（fèn），以確定天然氣的壓縮因子。流量計（jì）算機則將采集到（dào）的壓力、溫度、工況體積流量、氣體組分（fèn）進（jìn）行運算分析（xī），得到標準狀況下的氣體體積流量（liàng），並用於計量交接，同時保存相應的流量曆史數據。
３影響燃氣流量計係統準（zhǔn）確性（xìng）的主要因素
中（zhōng）國天然氣貿易交（jiāo）接中一般采用標準狀況（kuàng）下的體積流量進行結算，標況下的（de）體積流量計算如式（２）所示：
式（shì）中：ｑＶｎ———標況下的體積流量，ｍ３／ｓ；ｐａｂｓ———工況下測（cè）得的氣體的（de）絕對（duì）壓（yā）力，ｋＰａ；ｐｎ———標況下的參（cān）比壓力，１０１.３２５ｋＰａ；Ｔｎ———標況下的參比熱力學溫度，２９３.１５Ｋ；Ｔ———工況（kuàng）下測（cè）得的氣（qì）體熱力學溫度，Ｋ；Ｚｎ———標（biāo）況下（xià）的氣體壓（yā）縮因子；Ｚ———工況下的氣體的壓縮因子（zǐ）。
由式（２）可知，影響燃氣流（liú）量計係統（tǒng）準確性的主要因素有：工況體（tǐ）積流量是否準確；壓力、溫度在工況條件下的測量是否（fǒu）準（zhǔn）確；氣體的組分分析是（shì）否準（zhǔn）確以及流量計（jì）算機的設置是否正確（què）等。
４解決措施（shī）
４.１保證渦輪流量計（jì）的正常運行
渦輪（lún）流量計安裝時應確保流量計（jì）的上遊前、下遊後具有一定長度的直管段，一般（bān）要求上遊直管段長度不（bú）低於２０Ｄ，Ｄ為管道公稱直徑，下（xià）遊直管段不低於５Ｄ，以消除旋渦流等流體流速分布不均產生的測（cè）量誤差。流量計應工作在（zài）儀（yí）表係數曲線線性區域內，瞬時流量（liàng）應在分（fèn）界流量（liàng）以上，以保證（zhèng）其測量（liàng）的準確性。要（yào）特（tè）別注意脈衝放大（dà）器的選型和（hé）配置，其選（xuǎn）用和正常運行直接（jiē）關係著工況流量數據傳輸的準確性。
４.２確保壓力和溫度的測量準確
壓力變（biàn）送器、溫度變送（sòng）器應具備限值報警、修改保護等功能（néng）。現（xiàn）場人員應定時核查計量係統中壓力值、溫（wēn）度值與現場變送器就地顯示值是否一致，定期利用校準儀器檢查儀表的零位，防止零位漂移，對於超過儀表（biǎo）允許誤差（chà）的應及時更換（huàn）或者送專業授權機構檢定、校準。
４.３加（jiā）強對天然氣組分（fèn）的分析
對於多氣（qì）源的計量係統，建議設置在線氣體色（sè）譜分析儀，在線分析天然氣的組分並（bìng）將數據傳入流量（liàng）計算機以實現天然氣（qì）組分的實時更新。色譜分析（xī）儀應定期利（lì）用標準氣體標定，確保正常工作。對於未設置色譜分析儀的計量係統應定期采集天然氣送專業（yè）機構化驗，同時要加強與鄰近（jìn）配置有色譜分析儀的計量係（xì）統的組分（fèn）數據比對，防止氣體（tǐ）組分發生較（jiào）大變化時，預設在流量計算機中的氣體組分數（shù）據未（wèi）及時更新而造成計量（liàng）誤差。
４.４流量計算機的（de）設置（zhì）要合理
對於控製室設置（zhì）有流量計算機的計量係統應根據渦輪流量計（jì）的檢定結果（guǒ），及時修改計算機中設置（zhì）的（de）儀表係數，確保工況流量傳輸的準確。要根據現場工藝情況以及儀（yí）表性能，正確選擇小（xiǎo）流量切除的工況點，對於具有（yǒu）壓力、溫度（dù）傳輸故障自動補償功能的流（liú）量計算機要根據（jù）工況設（shè）置壓力、溫度的預設（shè）值，同時要合理（lǐ）選取壓力、溫度、流量的上下限報（bào）警點，以確保流量計算機的正常運行。
５結束語
天然氣（qì）計（jì）量的準確性直接關係著行業的發展和經（jīng）濟效益（yì）。渦輪（lún）計量係統作為天然氣行業的（de）常用流量計量設（shè）備，其計量的（de）準確性顯得尤為重（chóng）要，影響（xiǎng）因素也會在不同工況下有所差異（yì），需要現場人員加強維護，合理分析，科學製訂對策，才能進一（yī）步提高渦輪計量（liàng）係統的準確性。
天然氣作為一種清潔能源在（zài）一次能源消費中占據著（zhe）重要的地位。隨著中國西氣東輸、川氣（qì）東送等**重要長輸管道的建成，以及（jí）城市燃氣（qì）管（guǎn）網的不斷完善，天然氣貿易（yì）交接的科學、公正、可靠（kào）變得愈發重要。渦（wō）輪計量係統具有靈敏度高（gāo）、重複性（xìng）好、量程比（bǐ）寬等優點，在長輸管道以及（jí）城市燃氣管網中得到了廣泛（fàn）應用，但在實際應用過程中會受到各種因素的幹擾（rǎo），進而影響了其計量（liàng）的準確性。
１渦輪流量計的工作原理
渦輪（lún）流量計屬於速度式流量計，在管（guǎn）道中（zhōng）安裝一（yī）台自由轉動、軸（zhóu）與管道同心的葉輪，當被測氣體流過傳感器（qì）時，在氣流作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，葉輪轉動（dòng）會周期地改變磁電轉換器的磁阻值（zhí），使檢測線（xiàn）圈中磁通隨之發生周期性變化（huà），產生周期性的感應電勢，即電脈衝信號。該信號經放（fàng）大器放大後，送至顯示儀表顯示，渦輪流量計工作原理如（rú）圖（tú）１所示。
管道中流體的流速大小與葉輪（lún）轉速成正比，流（liú）量計算如式（１）所示（shì）：
式中：ｑＶｆ———工況體積流量，ｍ３／ｓ；Ｎ———渦輪（lún）流量計的脈衝數；Ｋ———渦輪流量計儀表係數，１／ｍ３。
２燃氣流量計係（xì）統的組成
燃氣流量計係統如圖２所示，一般由渦輪流量計、壓力變送器、溫度變送器（qì）、色譜分（fèn）析儀、流（liú）量計算機５部分組成。渦輪流量計是該計量係統的核心，壓力變送器、溫度變送器采（cǎi）集輸氣工況條件下的壓力、溫度信號。色譜實（shí）時在線分析管道中的（de）天然氣組分（fèn），以確定天然氣的壓縮因子。流量計（jì）算機則將采集到（dào）的壓力、溫度、工況體積流量、氣體組分（fèn）進（jìn）行運算分析（xī），得到標準狀況下的氣體體積流量（liàng），並用於計量交接，同時保存相應的流量曆史數據。
３影響燃氣流量計係統準（zhǔn）確性（xìng）的主要因素
中（zhōng）國天然氣貿易交（jiāo）接中一般采用標準狀況（kuàng）下的體積流量進行結算，標況下的（de）體積流量計算如式（２）所示：
式（shì）中：ｑＶｎ———標況下的體積流量，ｍ３／ｓ；ｐａｂｓ———工況下測（cè）得的氣體的（de）絕對（duì）壓（yā）力，ｋＰａ；ｐｎ———標況下的參（cān）比壓力，１０１.３２５ｋＰａ；Ｔｎ———標況下的參比熱力學溫度，２９３.１５Ｋ；Ｔ———工況（kuàng）下測（cè）得的氣（qì）體熱力學溫度，Ｋ；Ｚｎ———標（biāo）況下（xià）的氣體壓（yā）縮因子；Ｚ———工況下的氣體的壓縮因子（zǐ）。
由式（２）可知，影響燃氣流（liú）量計係統（tǒng）準確性的主要因素有：工況體（tǐ）積流量是否準確；壓力、溫度在工況條件下的測量是否（fǒu）準（zhǔn）確；氣體的組分分析是（shì）否準（zhǔn）確以及流量計（jì）算機的設置是否正確（què）等。
４解決措施（shī）
４.１保證渦輪流量計（jì）的正常運行
渦輪（lún）流量計安裝時應確保流量計（jì）的上遊前、下遊後具有一定長度的直管段，一般（bān）要求上遊直管段長度不（bú）低於２０Ｄ，Ｄ為管道公稱直徑，下（xià）遊直管段不低於５Ｄ，以消除旋渦流等流體流速分布不均產生的測（cè）量誤差。流量計應工作在（zài）儀（yí）表係數曲線線性區域內，瞬時流量（liàng）應在分（fèn）界流量（liàng）以上，以保證（zhèng）其測量（liàng）的準確性。要（yào）特（tè）別注意脈衝放大（dà）器的選型和（hé）配置，其選（xuǎn）用和正常運行直接（jiē）關係著工況流量數據傳輸的準確性。
４.２確保壓力和溫度的測量準確
壓力變（biàn）送器、溫度變送（sòng）器應具備限值報警、修改保護等功能（néng）。現（xiàn）場人員應定時核查計量係統中壓力值、溫（wēn）度值與現場變送器就地顯示值是否一致，定期利用校準儀器檢查儀表的零位，防止零位漂移，對於超過儀表（biǎo）允許誤差（chà）的應及時更換（huàn）或者送專業授權機構檢定、校準。
４.３加（jiā）強對天然氣組分（fèn）的分析
對於多氣（qì）源的計量係統，建議設置在線氣體色（sè）譜分析儀，在線分析天然氣的組分並（bìng）將數據傳入流量（liàng）計算機以實現天然氣（qì）組分的實時更新。色譜分析（xī）儀應定期利（lì）用標準氣體標定，確保正常工作。對於未設置色譜分析儀的計量係統應定期采集天然氣送專業（yè）機構化驗，同時要加強與鄰近（jìn）配置有色譜分析儀的計量係（xì）統的組分（fèn）數據比對，防止氣體（tǐ）組分發生較（jiào）大變化時，預設在流量計算機中的氣體組分數（shù）據未（wèi）及時更新而造成計量（liàng）誤差。
４.４流量計算機的（de）設置（zhì）要合理
對於控製室設置（zhì）有流量計算機的計量係統應根據渦輪流量計（jì）的檢定結果（guǒ），及時修改計算機中設置（zhì）的（de）儀表係數，確保工況流量傳輸的準確。要根據現場工藝情況以及儀（yí）表性能，正確選擇小（xiǎo）流量切除的工況點，對於具有（yǒu）壓力、溫度（dù）傳輸故障自動補償功能的流（liú）量計算機要根據（jù）工況設（shè）置壓力、溫度的預設（shè）值，同時要合理（lǐ）選取壓力、溫度、流量的上下限報（bào）警點，以確保流量計算機的正常運行。
５結束語
天然氣（qì）計（jì）量的準確性直接關係著行業的發展和經（jīng）濟效益（yì）。渦輪（lún）計量係統作為天然氣行業的（de）常用流量計量設（shè）備，其計量的（de）準確性顯得尤為重（chóng）要，影響（xiǎng）因素也會在不同工況下有所差異（yì），需要現場人員加強維護，合理分析，科學製訂對策，才能進一（yī）步提高渦輪計量（liàng）係統的準確性。
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