大管道城市煤層氣孔板流量計(jì)的應(yīng)用

1煤氣孔板流量計(jì)管道大城市的氣量對(duì)于天然氣生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)公司來(lái)說(shuō)是非常重要的。由于孔板流量計(jì)具有簡(jiǎn)便、穩(wěn)定和可靠、適用于大容量燃?xì)饨邮蘸洼敵龅挠?jì)量等優(yōu)點(diǎn),被國(guó)內(nèi)外煤氣行業(yè)廣泛采用。然而,煤氣孔板流量計(jì)又因投運(yùn)后或長(zhǎng)期使用后出現(xiàn)的準(zhǔn)確度下降等問(wèn)題,日益困擾著國(guó)內(nèi)諸多孔板流量計(jì)的使用單位。本文擬就孔板流量計(jì)使用中出現(xiàn)的準(zhǔn)確度下降及其產(chǎn)生原因,結(jié)合上海吳淞煤氣廠的一些工作體會(huì),進(jìn)行探討。2臺(tái)對(duì)外復(fù)式壓送機(jī)的計(jì)量日產(chǎn)180萬(wàn)m3煤氣的吳淞煤氣廠主要由五臺(tái)羅桿式壓送機(jī)和九臺(tái)往復(fù)式壓送機(jī)輸送出廠煤氣。自1981年以來(lái),已分別在兩根Φ800和一根Φ700管道上設(shè)計(jì)安裝了三套孔板流量計(jì),主要用于對(duì)羅桿式壓送機(jī)輸送的出廠煤氣分別計(jì)量。流量計(jì)框圖如圖1所示。2.1選擇適宜的密度壓、壓損孔板設(shè)計(jì)除必須符合滿足節(jié)流件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范外,還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的量程比、適當(dāng)?shù)牟顗汉蛪簱p符合實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)的密度、工作壓力、溫度和濕度。2.2.1壓力p的修正由于被測(cè)介質(zhì)工作溫度T’、壓力P’偏離設(shè)計(jì)所用的溫度T、壓力P,使被測(cè)介質(zhì)密度p’不等于設(shè)計(jì)時(shí)的密度ρ.應(yīng)加以修正。修正系數(shù)為:式中T、P分別為開氏溫度和絕對(duì)壓力。帶上標(biāo)“’”為工作狀態(tài)參數(shù),未帶“’”為孔板設(shè)計(jì)選用狀態(tài)(下同)。2.2.2流量計(jì)密度修正在煤氣生產(chǎn)中,煤氣的組分是經(jīng)常變化的,而煤氣組分變化引起的密度變化最終將影響孔板流量測(cè)量,也應(yīng)加以修正。上海吳淞煤氣廠采用小氣柜均勻收集每天24h的煤氣樣,然后對(duì)混合后的氣樣進(jìn)行密度測(cè)定。作為一天的平均密度輸入智能化流量計(jì)進(jìn)行密度修正。修正系數(shù)為:2.2.3修正系數(shù)將煤氣流量從實(shí)際工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(即壓力為P0、溫度為T0)時(shí)的流量、并刪除相應(yīng)的水蒸汽量。修正系數(shù)為:式中φ為相對(duì)濕度,Psmax為對(duì)應(yīng)溫度時(shí)的最大水蒸氣分壓。帶下標(biāo)“。”為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)參數(shù)。修正后的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)量為:這樣,就完成了從設(shè)計(jì)狀態(tài)流量Q到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)流量Q0的全部轉(zhuǎn)換工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,大規(guī)模智能化孔板流量計(jì)已為實(shí)現(xiàn)孔板流量的修正、轉(zhuǎn)換提供了保證。3適用范圍和嚴(yán)格的條件限制眾所周知,孔板流量計(jì)的使用是有其適用范圍和嚴(yán)格的條件限制的。任何超出規(guī)定范圍或破壞使用條件,都將造成孔板流量計(jì)嚴(yán)重失準(zhǔn),必須加以注意。3.1水、水蒸汽的計(jì)量控制在城市煤氣生產(chǎn)和輸送過(guò)程中,不可避免地存在一定量的水或水蒸汽,它們?cè)诟鞣N不同的工作狀態(tài)中是如何發(fā)生變化,又如何影響孔板計(jì)量的,是一個(gè)值是注意的問(wèn)題,越來(lái)越受到人們的重視。3.1.1有水不蒸汽被測(cè)流量由于狀態(tài)變化,或由于設(shè)備原因,如間冷器泄漏;或由于人為原因,如操作者誤操作等,都可能使被測(cè)流量呈夾帶霧沫狀,甚至計(jì)量管道內(nèi)部會(huì)有水存在。在一定的溫度、壓力條件下,這些水完全有可能蒸發(fā)成與狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的水蒸汽,而這些水蒸汽是孔板本身無(wú)法辨別修正的,由此而產(chǎn)生誤差。筆者曾以羅桿壓送機(jī)進(jìn)口壓力600Pa、溫度15℃、與兩組不同的羅桿出口狀態(tài):壓力分別為0.6MPa、0.7MPa,溫度分別為22.3℃、24.5℃作計(jì)算比較,兩者因飽和水蒸汽量而產(chǎn)生的誤差高達(dá)近7%，因此在流量計(jì)算公式中引入k3修正系數(shù)是必需的。3.1.2安裝排水裝置GB2624-81流量測(cè)量節(jié)流裝置在“1.2流體條件”和“4.3管道條件”為孔板流量計(jì)量作了嚴(yán)格的條件限制。而煤氣作為一種較特殊的計(jì)量介質(zhì),在計(jì)量過(guò)程中經(jīng)常有水存積在孔板計(jì)量管道中,這恰是孔板計(jì)量使用條件絕對(duì)不允許的,會(huì)造成計(jì)量的嚴(yán)重誤差。吳淞煤氣廠根據(jù)煤氣計(jì)量的特點(diǎn)和工作體會(huì),在距孔板前后(2/5)·D處分別安裝了排水裝置(如圖2所示),幾年來(lái)取得了較好的效果。在目前尚未找到理想的自動(dòng)排水裝置以前,采用這種自動(dòng)排水和人工定時(shí)排水的方法,仍不失為行之有效的手段。3.2定期清洗或更換孔板在人工煤氣中還不可避免地存在著焦油、煤氣膠等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)會(huì)逐漸沉積吸附在孔板的孔口及端面。從而改變了孔板前后的壓差,影響計(jì)量精度。但要定量指出其誤差卻十分困難。因此,必須定期對(duì)使用后的孔板進(jìn)行清理或更換,才能保證孔板使用精度。為了便于清理或更換孔板,吳淞煤氣廠在孔板計(jì)量直管外側(cè)安裝了一副不銹鋼膨脹節(jié),在孔板環(huán)室兩端適當(dāng)距離安裝了頂開孔板法蘭裝置。這樣,能方便地抽出孔板進(jìn)行清理或更換。根據(jù)吳淞煤氣廠的孔板使用實(shí)際情況,一般定為每半年清理一次,以保證孔板計(jì)量的準(zhǔn)確。圖3和圖4分別為吳淞煤氣廠1號(hào)出廠煤氣孔板1996年4月23日清理前與清理后的情形。3.3孔板流量計(jì)二次儀表校驗(yàn)差壓變送器、壓力變送器、熱電阻、流量積算器等二次儀表的誤差,對(duì)于孔板流量計(jì)系統(tǒng)精度產(chǎn)生的影響是最直接和最直觀的,應(yīng)予以足夠的重視。一般而言,該類誤差較易控制,孔板流量計(jì)二次儀表的校驗(yàn)也較簡(jiǎn)單,但對(duì)于在線孔板流量計(jì)系統(tǒng)的校驗(yàn),尚希望有一種科學(xué)、實(shí)用和便捷的檢測(cè)手段。吳淞煤氣廠在每月一次的出廠煤氣孔板流量計(jì)檢測(cè)中,除差壓變送器、計(jì)數(shù)器為單件儀表校驗(yàn)外,其它二次儀表均按流量公式組合成的模型進(jìn)行在線模擬校驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)告訴我們,一臺(tái)設(shè)計(jì)科學(xué)、使用良好的孔板流量計(jì),不僅需要有優(yōu)質(zhì)的硬件保證,而且需要有科學(xué)、完整的軟件支持,才能有效地發(fā)揮其應(yīng)有的作用。4在設(shè)計(jì)、安裝、管理、維護(hù)的過(guò)程中,大流量城市煤氣孔板流量計(jì)在設(shè)計(jì)、使用得當(dāng)?shù)那闆r下,孔板流量計(jì)不失為一種可靠的計(jì)量器具。但由于其受適用范圍、應(yīng)用條件的嚴(yán)格限制,因此必須在設(shè)計(jì)、使用、管理這三個(gè)環(huán)節(jié)加以特別的重視。總之,精確的設(shè)計(jì)安裝、科學(xué)的應(yīng)用管理、適時(shí)的檢測(cè)和必要的維護(hù)保養(yǎng),是大流量城市煤氣孔板流量計(jì)準(zhǔn)確度的根本保證。吳淞煤氣廠1號(hào)出廠煤氣孔板數(shù)據(jù)為:2.2孔板前后壓力差的變化孔板流量計(jì)是推理式的流量計(jì)(inferentialmeter),一次儀表節(jié)流孔板測(cè)得的數(shù)