煤氣流量計測量氣體流量案例

一、煤氣流量計的工作原理
煤氣流量計是一種節(jié)流式差壓流量計．它以流體流動連續(xù)性方程和伯努利方程為基礎(chǔ) 當充滿管道的流體流經(jīng)節(jié)流件時．流速在節(jié)流件處形成局部收縮．因而流速增加、靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了差壓。流體流量越大．產(chǎn)生的差壓就越大．通過測量差壓的大小便可計算出流體的流量。
煤氣流量計也遵循差壓式流量計的計算公式：C——流出系數(shù)：ε——可膨脹性系數(shù)：d——節(jié)流件孔徑，m，β——節(jié)流比系數(shù)，β=d/D，D——上游管道內(nèi)徑.m；△p——差壓，Pa；ρ1——上游流體密度,kg/m。
煤氣流量計與其他差壓流量計的不同之處在于其節(jié)流件采用了紡錘體 紡錘體沿測量管中心軸線安裝．其幾何形狀根據(jù)流體力學原理精心設(shè)計，采用基因算法進行優(yōu)化．呈的流線型．能避免流動分離，且對流體的阻力達到小 紡錘體中部與測量管的內(nèi)壁之間形成均勻的環(huán)形通道（槽道） 煤氣流量計的高壓取自紡錘體頭部（前緣）對應的測量管壁處．低壓取自紡錘體的中后部 被測流體在接近紡錘體頭部時．其速度分布便開始受到調(diào)整： 隨著流體流經(jīng)紡錘體頭部．其速度分布受調(diào)整的力度不斷加大 當流體進入環(huán)形槽道以后．其速度分布開始被“標準化”．壓力分布也隨之被“標準化”．在環(huán)形槽道區(qū)域．壓力沿軸線方向線性下降，非常穩(wěn)定，幾乎不存在任何脈動。紡錘體的前后支撐片按飛機機翼理論來設(shè)計．呈良好的流線型．阻力極?。辜忓N體牢固而準確地在管道定位，保證良好的軸對稱。
二、煤氣流量計的性能特點
煤氣流量計作為新一代的差壓流量計．具有諸多明顯的進步和鮮明的特點
1．準確度高．重復性好
煤氣流量計由于其*的節(jié)流件設(shè)計．可將各種實際流動迅速調(diào)整為標準的環(huán)形槽道流動．且取壓點的壓力非常穩(wěn)定：節(jié)流裝置內(nèi)整個流場沒有流動分離發(fā)生．沒有任何漩渦出現(xiàn)，不會產(chǎn)生附加的壓力波動。
煤氣流量計節(jié)流裝置的這些特性使差壓變送器能夠非常容易地獲得持續(xù)而穩(wěn)定的壓力差．測量準確度可優(yōu)于±0．5％ ．重復性優(yōu)于0．2％（此為測量氣體或蒸汽時的數(shù)據(jù)．測量液體時測量準確度可優(yōu)于±0．2％ ．重復性優(yōu)于0．1％）．體現(xiàn)了流量計基本的性能——測得準。
2．流量范圍大．量程比寬
煤氣流量計在流量（雷諾數(shù)）大于一定值后．流量系數(shù)為常數(shù)．只有在小流量時由于流體黏性（雷諾數(shù)）的影響才出現(xiàn)微弱非線性．這使得煤氣流量計的非線性范圍大大縮小．流量系數(shù)在大流量（雷諾數(shù)）方向上一直保持恒定的值 即使在小流量的非線性范圍內(nèi)，由于煤氣流量計本身優(yōu)良的重復性．仍然可以較為準確地計量煤氣流量計的壓力信號十分穩(wěn)定．信噪比高．單表量程比可達到10：1．根據(jù)特殊要求還可擴展至15：1。
3．無直管段要求．現(xiàn)場適應能力強
充分發(fā)展的管道流動對于流量儀表的準確度和穩(wěn)定性至關(guān)重要．但是這種流動的獲得卻并不容易．必須在流量計前加裝數(shù)十倍于管道直徑長度的直管段．或者加裝消耗能量的流動調(diào)整器來縮短直管段的長度．并且這樣做的效果還十分有限。煤氣流量計本身可以有效并迅速地將管道流動標準化．節(jié)流件紡錘體強大的整流作用使得煤氣流量計*擺脫了前后直管段的限制．適用場合大為拓寬．安裝成本大大降低。
4．*性壓力損失小
在煤氣流量計中．流體順滑地流過節(jié)流件紡錘體．全流場無流動分離發(fā)生．沒有任何旋渦．節(jié)流裝置對流體的阻力僅為摩擦阻力 當流體流暢地通過紡錘體后大部分壓力得到恢復．因此在獲得大的壓差的同時．壓力損失可比大多數(shù)侵占通道的流量計（孔板、V錐、渦輪等）的壓損小得多，僅為孔板流量計的三分之一． 比V錐流量計sb50％ ．與文丘里管十分接近 并且流量越大．相對壓力損失越?。@一點是其他有明顯壓損的流量計無法做到的
5．流量系數(shù)長期不變．穩(wěn)定可靠壽命長
煤氣流量計的節(jié)流件紡錘體經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后呈的流線型．在流體長期的沖擊下不易磨損．這使得煤氣流量計標定出廠后．流量系數(shù)即可終身使用．無需重復標定 紡錘體的前后支撐片．使它牢固而準確地在管道定位．保證良好的軸對稱 支撐片按飛機機翼理論來設(shè)計．呈良好的流線型，阻力極小 節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)非常牢固．抗載荷抗沖擊．節(jié)流裝置壽命
高于管道壽命煤氣流量計真正具備了自清洗功能．因為煤氣流量計的節(jié)流件呈的流線型．顆粒狀的臟物在整個流量計中無處停留．很容易隨著介質(zhì)的流動被帶走。
目前．其他的節(jié)流裝置存在“盲區(qū)”以及嚴重的流動分離，容易造成臟污顆粒的堆積或阻塞。這使得煤氣流量計可以長時間穩(wěn)定運行、準確計量。
三、煤氣流量計在長慶氣田的應用
目前．我廠一共安裝了35臺煤氣流量計．分別在南3站、烏2站、烏3站、西1站及叢式井組上用于不同場合的流量測量
1．南3站煤氣流量計
南3站目前一共安裝了4臺煤氣流量計．分別安裝在G35—12、G33—13、G34—13、陜66上用于單井計量G35—12：于2007年7月安裝。二次儀表為一體化智能設(shè)計．即可在現(xiàn)場表頭直接讀取瞬時流量．又能將數(shù)據(jù)遠傳至計算機上進行實時監(jiān)測 該流量計自投運以來一直運行穩(wěn)定．計量較為準確．同分2／1；孔板流量計計量數(shù)據(jù)極為接近．輸差基本控制在范圍之內(nèi)：同時運行過程中出現(xiàn)的故障極少．取得了良好的應用效果G34—13：于2008年12月安裝，替換原智能旋進旋渦流量計進行單井計量，仍然為一體化儀表。該煤氣流量計自投運后運行穩(wěn)定。計量準確．*發(fā)生G33—13：于2010年9月安裝．替換原彎管流量計進行單井計量．為一體化儀表 該煤氣流量計自投運后與分2／孔板流量計計量數(shù)據(jù)相差較大．經(jīng)天然氣計量站與廠家技術(shù)人員檢查后．已排除二次儀表原因．很可能是流量計本體取壓孔有毛刺．或是有較大顆粒卡在流量計槽道中造成的 因為該井目前無法關(guān)井，由廠家技術(shù)
人員修改流量系數(shù)后暫運行．待該井關(guān)井后將流量計予以更換并查找故障原因。現(xiàn)階段煤氣流量計正常運行，但當該井產(chǎn)量有大的波動時．可能會導致計量失準。
陜66：于2010年10月安裝，替換原彎管流量計進行單井計量，因為該井尚未開井生產(chǎn)，煤氣流量計未投運。
2．烏3站煤氣流量計
烏3站于2009年7月安裝了一臺一體化煤氣流量計．用于分2／1計量分離器進行流量計量。該煤氣流量計自投運以后運行穩(wěn)定．計量準確．除8月7日因雷擊導致二次儀表損壞外。*發(fā)生，運行效果良好。
3．烏2站煤氣流量計
烏2站于2008年9月在G4—5井安裝了一臺煤氣流量計．用于井間互聯(lián)連續(xù)氣舉排水采氣試驗流量計量 由于該流量計是用于高壓場合．在運行過程中出現(xiàn)了一些問題．導致無法正常計量2008年10月10 El變送器電路單元損壞．參數(shù)丟失：11月1日變送器因溫度過高，模塊燒壞；l1月16日變送器本體出現(xiàn)砂眼滲漏以上問題都是因為二次儀表的故障導致流量計
無法穩(wěn)定工作．該煤氣流量計在正常運行時的計量還是比較準確的 經(jīng)天然氣計量站與廠家技術(shù)人員分析研究．決定將烏2站一體化煤氣流量計更換為分體式煤氣流量計．二次儀表采用羅斯蒙特公司生產(chǎn)的變送器，該儀表較為穩(wěn)定耐用，可用于高壓場合。但分體式煤氣流量計的各種數(shù)據(jù)需要由各變送器采集并傳輸至流量積算儀．該流量積算儀與我廠自控系統(tǒng)不配套．無法將數(shù)據(jù)傳輸至計算機進行讀?。壳霸搯栴}正在各相關(guān)力量進行整改4．西1站煤氣流量計西1站于2010年10月在低壓總機關(guān)安裝了一臺一體化煤氣流量計．運行到現(xiàn)在．只有二次儀表平衡閥出現(xiàn)故障，更換后恢復正常．到現(xiàn)在為止，計量準確。
5．叢式井組流量計
叢式井組流量全部為2010年安裝．目前全部正常．計量準確還有一點需要指出的是． 目前煤氣流量計無法通過天然氣計量站的小流量裝置進行標定．只是在出廠時作過標定．這會對我們判斷煤氣流量計的準確度帶來影響。
通過對煤氣流量計幾年來的實際應用．我們發(fā)現(xiàn)該流量計具有一定的優(yōu)勢．它運行穩(wěn)定．計量準確，故障較少．取得了較好的應用效果 煤氣流量計的問題多出現(xiàn)在二次儀表部分．今后我們一定要在儀表的優(yōu)化選型方面狠下工夫．根據(jù)不同的安裝場合．選擇合理的流量計及配套儀表。在中低壓的場合，我們建議使用一體化的流量計儀表．它結(jié)構(gòu)簡單．維護方便．價格較分體式儀表低廉．具有現(xiàn)場顯示和數(shù)據(jù)遠傳的雙重功能：高壓場合建議使用分體式流量計．其儀表更為穩(wěn)定耐用．可保證流量計長期正常運行。因此，還要盡快解決分體式流量積算儀與集氣站計算機的通信問題，不但要顯示流量，還要能對壓力、差壓、溫度等相關(guān)參數(shù)進行實時監(jiān)控．確保及時發(fā)現(xiàn)問題并解決。更要采取措施實現(xiàn)煤氣流量計在我廠的標定．使我們能夠更好地判斷該儀表的應用效果和使用前景．更好地服務(wù)于我廠的生產(chǎn)。