涡街流量计测量工业天然气的应用实例

    天然气的计量主要分为体积计量、质量计量和能量计量三方面。我国基本上是以体积计量为主,即以标准立方米( Nm3 ) 为单位。天然气流量以标准状态( 101.325kPa , 293.:15K )体积流量 Nm3/s 或 Nm3/h 为单位。按应用对象不同,习惯上把用于工业生产的天然气称为“工业用气”,把城市居住生活用气称为“民用气”。测量天然气流量的仪表有多种,除了家家户户安装的气表外,孔板流量计超声流量计涡街流量计涡轮流量计容积式流量计等都在各行业获得应用。目前标准孔板差压流量计仍占据主要地位。由于这类仪表已实现标准化,国际标准 IS05167, 国家标准 GB/12624, 行业标准 SY/T6143 都对标准孔板的设计、计算、加工、安装提出具体要求。近年来,微电子技术、计算机技术、通讯技术的发展,对差压变送器的性能提升起到巨大的推动作用,孔板流量计向一体化、智能化方向发展,更巩固了孔板流量计的主导地位。

    但近年来,速度式流量计的发展也很迅速,在天然气流量测量中的应用也日益扩大。超声波流量计涡轮流量计旋进旋涡流量计涡街流量计等因量程宽、精确度高、压损小、安装维护量小等优点,在一些领域应用中,部分替代了孔板流量计

1. 工业天然气流量测量特点

    天然气在工业中的应用主要分两方面:一是作为石油化工企业的工业原料;二是作为燃料。工业用气流量测量的特点是:工作温度和压力比较稳定;不少企业都有气站,天然气进站后,先进行调压,使其压力稳定在一定的范围内(例如 0.4MPa );流量相对均衡,流量变化大多在 10:1 左右。从以上两方面看,在企业气站内测量流量的条件是比较好的。但是到了车间、工段一级,条件就变得较差。各用气设备的频繁变化,使流量、压力波动较大,加上周围电气设备的影响,及各种振动、噪声对仪表的干扰,都会影响仪表的稳定工作,在仪表选型、安装时应考虑这些因素。

2 .涡街流量计测量工业天然气的应用实例

    用涡街流量计测量工业天然气的实例很多,在冶金、机械、化工、轻工、制药等行业都广泛使用天然气,也都需要对天然气流量进行测量,这里以某化工厂的应用为例,做一具体介绍。四川省某县化工厂以天然气作原料和燃料,是该县用气大户。为保证该厂用气,县天然气站为该厂敷设了专用管线,天然气流量测量由县天然气站负责。天然气站安装了一台双波纹管差压流量计作为天然气流量的计量仪表。据天然气站提供的数据,天然气出站的压力为 0.4MPa 左右,平均温度为 1 8 ℃ 左右,该厂日平均用气量为 6 万标方左右。然而化工厂对此用气量却有不同的看法,认为实际用气量没有这么大,几次协商并得到县计量部门同意,化工厂打算自装一台对比流量表。经调查决定选用一台国产涡街流量计。由于化工厂没有提供确切的工作参数,仪表生产厂决定实地调查。

(1 )现场工况

    具体工况为:天然气压力为 0.4 一 0.5 MPa ;天然气温度冬季为 1 0 ℃ 左右,夏季为 2 7 ℃ 左右;天然气流量通过天然气站安装的双波纹管差压流量进行测量。由于该流量的量程范围较窄,在用气量较大时,差压计的指针打到最大位置出现“饱和”现象,圆图记录仪指针处于最大位置不动,无法读出实际差压值。气站在处理这部流量值时,只有凭经验估计来确定超量程的百分数。在流量较小时,记录仪的指针又在零点附近频繁摆动,也无法确定最小流量的实际值,对于小流量时的用气量也只有估计,这种对流量变化进行两头估计的做法实属无奈,用气量的误差也必然较大。再加上双波纹管差压流量计本身的测量误差,造成化工厂用气量不准是不可避免的。

    为解决这个问题,由县计量部门牵头,化工厂,天然气站和仪表制造广四方配合,应用了两台差压变送器实测了用气量的变化情况:最大流量值约 4500Nm3/h ,最小流量值850Nm3/h ,常用流量约为 2000Nm3/ho 根据现场参数,仪表制造厂为化土厂确定了涡街流量计的型号与规格,并配备了庄力变送器和温度变送器和流量计算显示器与打印机,设计了一套涡街流量计天然气流量测量系统。

(2 )涡街流量计通径的确定

    按现场测试的最大流量、最小流量、最高工作压力、 0.5MPa ,日平均温度 17. 5 ℃ ,查表获得当地平均大气压力为 97.9kPa ,计算出工作状态下最大体积流量值和最小体积值,根据工作状态的最大和最小体积流量选用 DN100 的涡街流量计比较合适。

涡街流量计

(3 )仪表的安装

   仪表安装位置选择在化工厂的天然气输气管的进口处。这里与最近的用气车间相距 60 多公尺;,没有其他动力设备,可布置较长的直管段。化工厂专门在此建造了一间计量室,作天然气流量计量用,把流量显示仪、打印机、压力变送器、温度变动器安置在计量室内。天然气输气管道的内径为 150mm ,为了安装 l00mm 的涡街流量计,进行了缩管改造,为了便于维修又设计了旁通管 .

涡街流量计

(5) 仪表的运行情况和效果

    仪表安装、调试后投人运行。由于仪表的选型、安装及调试工作比较到位,仪表投运后运行比较稳定。瞬时流量、累积流量、工作压力和工作温度通过流量显示仪的八位数码管显示,并由打印机定时(一般为 30min) 打印,作为历史数据保存。由于涡街流量计的量程范围比较宽,消除了双波纹管流量计在用气高峰时“饱和”,在用气低谷时“回零”的现象。从显示租打印数据来看,最大流量可达到 4485Nm3/h ;常用流量为 2000 一 2200Nm3/h ;最小流量为 720Nm3/h 。用气高峰每天累积 3h 左右,用气低谷每天累计约 2h ,其余时间用气量较平稳。 查看前几天的记录数据,日用气量为 5.5 万一 5:8 万标方。

    对于这个结果,化工厂十分满意,县计量部门认为可信,县天然气站也表示认可。试运行两个月后,这套涡街流量计流量测量系统的主要环节被加了铅封,测量数据作为双方结算的依据。

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