天然氣流量計(jì)量站概況
中國(guó)石油工業(yè)天然氣流量計(jì)量站是亞洲投資規(guī)模zui大的天然氣計(jì)量站，擁有質(zhì)量一時(shí)間法（mt）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)（其不確定度0.1%）和臨界流文丘利噴嘴次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)（其不確定度0.25%）。標(biāo)定壓力范圍：0.2～3.8MPa，標(biāo)定工況流量范圍：5～6000m3/h。管徑范圍：DN25～DN400。迄今為止，對(duì)美國(guó)、荷蘭、德國(guó)、新加坡、中國(guó)等國(guó)各種流量計(jì)進(jìn)行了實(shí)流標(biāo)定與比對(duì)，積累了數(shù)萬個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
氣體超聲流量計(jì)的實(shí)流標(biāo)定與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
1 實(shí)流標(biāo)定
計(jì)量站用不確定度為0.25%的臨界流文丘利噴嘴作流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，按AGA.NO.9［4］報(bào)告草案并結(jié)合JJGl98-94檢定規(guī)程[5]分別進(jìn)行了以下不同測(cè)試：①不同聲道（五、四、三、二、一）；②不同管徑（DN300、DN150）；③不同安裝條件（理想管路條件、非理想管路條件；"理想條件"是指安裝條件較理想，如170D以內(nèi)無彎頭，無過渡部件，無阻力件等。流場(chǎng)較穩(wěn)定，如無脈動(dòng)流，無旋渦流；"非理想條件"是指在超聲流量計(jì)上游13D前人為加入阻力件、雙彎頭、T形彎頭、伸縮器、匯管等）；④不同安裝方向（流量計(jì)正、反向安裝，聲道水平、垂直安裝）；⑤不同壓力（2.0MPa、1.2MPa、0.8MPa）。
?。?）超聲流量計(jì)適宜于高壓、大口徑、大流量工況條件，但對(duì)小流量尤其是拐點(diǎn)（zui大流量的10%，用Qt表示）以下流量段應(yīng)慎用（見圖1）。
圖1 12"Q.Sonic-5S超聲流量計(jì)理想管路后和非理想管路后測(cè)試結(jié)果比較（標(biāo)況）
說明：雙彎頭后測(cè)試中，除流量為240m3/h時(shí)，其相對(duì)示值誤差為1.45%外，其余各點(diǎn)都在指標(biāo)內(nèi)。
（2）超聲流量計(jì)的計(jì)量不受氣體流向的影響，能以相同準(zhǔn)確度進(jìn)行雙向流量計(jì)量（見圖2）。
圖2 12''4S超聲流量計(jì)理想管路下正、反向流量示值誤差比較圖（流量計(jì)系數(shù)0.9962）
（3）對(duì)同一生產(chǎn)廠家的超聲流量計(jì)，聲道數(shù)越多，流量計(jì)量準(zhǔn)確度越高，性能越可靠（見表1）。
表1 相同條件下聲道數(shù)對(duì)超聲流量計(jì)的影響
| 序號(hào) | 聲道數(shù) | 安裝條件 | Qt以上 | Qt以下 |
| 相對(duì)示值誤差（%） | 重復(fù)性（%） | 相對(duì)示值誤差（%） | 重復(fù)性（%） |
| 1 | 五聲道 | 理想條件 | -0.32 | 0.16 | -0.64 | 0.30 |
| 2 | 三聲道 | 理想條件 | -0.38 | 0.20 | 0.93 | 0.26 |
| 3 | 雙聲道 | 理想條件 | -0.65 | 0.39 | -0.77 | 0.26 |
| 4 | 單聲道 | 理想條件 | 0.96 | 0.44 | -1.14 | 0.48 |
?。?span>4）超聲流量計(jì)的出廠檢定與實(shí)流標(biāo)定之間存在一系統(tǒng)誤差，出廠干檢法檢定合格需經(jīng)實(shí)流校準(zhǔn)，有時(shí)由于安裝造成的誤差可能超過0.3%。如4S超聲流量計(jì)其出廠時(shí)流量系數(shù)定為0.9962，在理想管路測(cè)試能保證度優(yōu)于±0.5%，但在非理想管路條件下實(shí)流校準(zhǔn)設(shè)置的參數(shù)，在"理想管路條件"2.0MPa與0.7MPa壓力測(cè)試時(shí)，偏差大于AGA.NO.9關(guān)于管路安裝影響不大于0.3%的規(guī)定，因此應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況條件進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定（見圖3）。
圖3 理想管路條件下流量系數(shù)調(diào)整前、后測(cè)試結(jié)果比較圖
（5）DN300三聲道超聲流量計(jì)在"非理想管路條件"下和同等條件下的四聲道流量計(jì)測(cè)試結(jié)果可以看出，在流量計(jì)聲道出現(xiàn)故障時(shí)，能有效進(jìn)行診斷和補(bǔ)償（見圖4）。
圖4 超聲流量計(jì)非理想管路條件下0.8MPa壓力三聲道、四聲道工況流量相對(duì)示值誤差圖（流程二，流量計(jì)系數(shù)=0.9962）
?。?span>6）超聲流量計(jì)在"理想管路條件"下（超聲流量計(jì)上游直管段170D，下游直管段15D）2.0、1.2、0.8MPa壓力下，工況流量示值相對(duì)誤差略有不同，但流量相對(duì)示值誤差、重復(fù)性和峰間誤差均符合AGA.NO.9號(hào)報(bào)告要求，詳見圖5。說明在超聲流量計(jì)入口無旋渦流，脈動(dòng)流情況下，在正常工作壓力范圍內(nèi)，能保證精度優(yōu)于±0.5%。
圖5 超聲流量計(jì)理想管路條件正向流不同壓力工況流量相對(duì)示值誤差圖（流量計(jì)系數(shù)=0.9962）
2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
本測(cè)試中的DN300五聲道超聲流量計(jì)與DN300 4S超聲流量計(jì)均在青白江站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，并與孔板流量汁進(jìn)行了在線比對(duì)。實(shí)驗(yàn)管路的工作壓力約0.9MPa（表壓），流量約為160萬方/日（約相當(dāng)于6000m3/h）；同時(shí)另一臺(tái)DN500 5S氣體超聲流量計(jì)和DN150單聲道氣體超聲流量計(jì)分別在北京集輸公司和四川德陽(yáng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；另外，氣體超聲流量計(jì)在克拉瑪依、長(zhǎng)慶油田等均進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用[6]，結(jié)果共同表明其性能穩(wěn)定、可靠，能適應(yīng)壓力、流量具有一定波動(dòng)幅度的工況條件，流量計(jì)算機(jī)能自動(dòng)顯示瞬時(shí)流量、累積流量、壓力、溫度等各種參數(shù)，具有無壓損、可測(cè)脈動(dòng)流、自動(dòng)化程度高、現(xiàn)場(chǎng)使用操作簡(jiǎn)便、故障自診斷能力強(qiáng)、測(cè)量范圍寬、抗*力強(qiáng)等特點(diǎn)。
結(jié) 論
對(duì)大口徑、高流量的計(jì)量系統(tǒng)宜采用超聲流量計(jì)
超聲流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確度可優(yōu)于±0.5%，其具有準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好、量程比寬、抗*力較強(qiáng)、維修量小、可測(cè)雙向流等特點(diǎn)。為保證計(jì)量系統(tǒng)精度，在現(xiàn)場(chǎng)使用前須經(jīng)實(shí)流測(cè)試校準(zhǔn)，在Qt以下流量段應(yīng)慎用。
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