淺析影響天然氣流量計測量氣體介質(zhì)時(shí)的精度的原因

一、本文概述
流量是企業(yè)監控生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要參數，是保證優(yōu)質(zhì)、高效、安全、平穩運行和改善環(huán)境的重要手段。氣體流量的測量在環(huán)保、化工、能源等行業(yè)加強物料管理、能源管理，進(jìn)行物料交接、貿易結算、經(jīng)濟核算和效益分析與評價(jià)中具有重要意義。從某種意義上講：計量就是企業(yè)眼睛，計量就是計效益?，F代企業(yè)對流量計量的要求越來(lái)越高。工業(yè)計量中常用差壓式流量計、天然氣流量計、渦輪流量計和超聲流量計等作為氣體測量?jì)x表。其中天然氣流量計以結構簡(jiǎn)單牢固、適用于多流體種類(lèi)和測量精度較高且測量范圍寬、圧損小等特點(diǎn)應用最為廣泛。本文通過(guò)對天然氣流量計在氣體測量中容易出現影響測量數據準確性的幾點(diǎn)原因分析和改進(jìn)，從而進(jìn)一步提高氣體流量測量準確度。
二、工作原理與結構
天然氣流量計是在流體中安放非流線(xiàn)型旋渦發(fā)生體，流體在旋渦發(fā)生體兩側交替地分離釋放出兩列規則的交替排列的旋渦渦街。在一定的流量（雷諾數）范圍內，旋渦的分離頻率與流經(jīng)渦街流量傳感器處流體的體積流量成正比。
三、影響準確度的因素分析及解決辦法
由于天然氣流量計的結構和測量原理的特點(diǎn)，天然氣流量計測量精度受到振動(dòng)、脈沖干擾、測量介質(zhì)、安裝方式以及流體狀況等原因有較大的影響。
1.管道振動(dòng)
天然氣流量計本質(zhì)上是流體振動(dòng)型流量計，除壓電晶體檢測式天然氣流量計，其它天然氣流量計對機械振動(dòng)特別敏感。由于天然氣流量計輸出脈沖與流速成正比、檢測渦街的升力與流速平方和被測流體的密度成正比，所以在小流量時(shí)，渦街流量傳感器信號頻率低且幅值小，受到低頻的管道振動(dòng)干擾影響嚴重，輸出脈沖誤差大；隨著(zhù)流量的增大，渦街流量傳感器信號頻率變大且幅值增強，受到低頻的管道振動(dòng)干擾影響減弱，輸出脈沖也隨之誤差變小。
當天然氣流量計安裝位置出現管道振動(dòng)時(shí)可以采取以下方法：
1.1增設管道固定支架，限制管道振幅；
1.2調整儀表電路的設定狀態(tài)，力求排除振動(dòng)影響；
1.3如以上無(wú)法實(shí)現時(shí)可根據天然氣流量計對不同方向的抗振能力的不同，在安裝管線(xiàn)上的流量計方向用X-Y-Z三維坐標表示，X是管道中心線(xiàn)方向，即流量計進(jìn)出口的方向；Z是流量計柱體軸向；Y是與管道中心線(xiàn)垂直同時(shí)與流量計柱體軸向垂直的方向，也是天然氣流量計橫向力作用的方向。流量計Z方向的抗振能力最強而Y方向最差。觀(guān)察或測量管道的主要振動(dòng)方向，旋轉流量計，直到Z軸與此主振方向重合，把儀表固定在該方向上。盡可能減小管道振動(dòng)對流量計測量的影響。
2.脈沖干擾
天然氣流量計如果附近存在與其測量脈沖信號重疊的變頻器、電機等設備時(shí)，易發(fā)生外界干擾信號覆蓋或疊加被測信號，致使流量計無(wú)法進(jìn)行準確計量。這時(shí)應做好流量計接地和屏蔽保護。也可對影響信號的噪聲源進(jìn)行控制，如對變頻器、電機電纜加裝金屬套管進(jìn)行屏蔽；遠離噪聲源安裝流量計；在流量計與噪聲源之間加裝T形管、90?彎頭、多孔消音器等管件可以在一定程度上降低噪聲的影響。
3.測量介質(zhì)
天然氣流量計主要對單相流體進(jìn)行測量，當出現兩相流時(shí)測量結果將有明顯的偏差。如測量過(guò)熱蒸汽時(shí)，如果管道保溫不好或流動(dòng)阻力損失太大，將造成過(guò)熱蒸汽溫度快速下降而使蒸汽由過(guò)熱變?yōu)轱柡?，出現凝結水。而凝結水的密度遠遠大于蒸汽密度，因而，蒸汽凝結導致天然氣流量計測量蒸汽流量明顯變小。我們應對易于液化氣體介質(zhì)進(jìn)行加壓或保溫措施，并實(shí)時(shí)監控介質(zhì)溫度與壓力，防止氣液兩相流出現。
4.流體狀況
流量計正常工作流體條件：① 具有充分發(fā)展的湍流速度分布、無(wú)旋渦、速度軸對稱(chēng)分布；②充滿(mǎn)圓管的單相流體；③定常流。④牛頓流體流量計在使用中偏離這些條件將產(chǎn)生附加誤差，在現場(chǎng)流體流動(dòng)特性中的具有充分發(fā)展的湍流速度分布、無(wú)旋渦、速度軸對稱(chēng)分布及定常流常是難以滿(mǎn)足的，它們將造成測量誤差的增大，有時(shí)增大多少難以定量確定，因此在現場(chǎng)使用中必須密切注意流動(dòng)特性的情況。
影響準確流體原因：流速分布畸變及旋轉流：流速分布畸變及旋轉流對流量計特性的影響因工作原理而異，有的很?chē)乐?，有的無(wú)甚影響，一般來(lái)說(shuō)，推理式流量計（差壓、渦輪、渦街、超聲、電磁等）都要受影響，而容積式流量計不受或基本不受影響。
非定常流：在現場(chǎng)使用中非定常流并不少見(jiàn)，非定常流可分為二大類(lèi)：周期性脈動(dòng)和隨機性波動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機、泵、風(fēng)機等出口的流動(dòng)可見(jiàn)周期脈動(dòng)，而管道中的流動(dòng)受阻流件及管道系統的干擾一般都存在隨機性波動(dòng)。至今還沒(méi)有明確規定流量所需要的定常流條件的定量指標。在流量測量標準中只是含糊地規定：管道內的流量應該不隨時(shí)間而變化，或實(shí)際上只隨時(shí)間有微小和緩慢的變化。滿(mǎn)足流量檢測件上下游直管段所需要的作業(yè)空間、加裝多孔導流裝置和保證安裝管線(xiàn)與流量計管徑中心線(xiàn)對齊，且無(wú)凸出物（如安裝的墊片）突入測量管道，可以有效避免非定常流的出現。
三、結束語(yǔ)
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展人們對能源的需求越來(lái)越大，能源短缺的現實(shí)逐步顯現，人們對能源管理和控制意識進(jìn)一步加強，能源計量的準確性將會(huì )愈來(lái)愈重要。通過(guò)分析影響天然氣流量計在氣體測量準確度的幾點(diǎn)原因，并加以改善，從而有效提高測量數據的準確性。保障工藝操作控制、加強效益核算管理，為企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理決策提供更加可靠的依據。

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