影響天然氣旋進(jìn)旋渦流量計準(zhǔn)確因素的研究與應(yīng)對措施

天然氣是一種清潔高效的能源和優(yōu)質(zhì)的化工原料，其流量計量作為貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)，越來越受到人們的重視。目前用于流量計量的流量計種類繁多，其中旋進(jìn)旋渦流量計由于量程寬、操作簡單、安裝方便，在天然氣集輸站場得到了廣泛的應(yīng)用。文章結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對影響天然氣旋進(jìn)旋渦流量計準(zhǔn)確計量的因素進(jìn)行了研究分析，提出了提高其計量準(zhǔn)確性的技術(shù)措施。

    隨著天然氣產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，天然氣流量儀表呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢。其中旋進(jìn)旋渦流量計以其量程寬、操作簡單、安裝方便的優(yōu)勢，在小流量天然氣貿(mào)易計量中得到了廣泛的應(yīng)用。而在天然氣站場的實(shí)際應(yīng)用過程中，由于現(xiàn)場工況條件復(fù)雜，一些因素會直接影響計量的準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致計量爭議和糾紛的產(chǎn)生。為實(shí)現(xiàn)計量的準(zhǔn)確，保證天然氣貿(mào)易雙方的利

益，就必須對影響旋進(jìn)旋渦流量計準(zhǔn)確的因素進(jìn)行研究分析，提出應(yīng)對措施。

1、工作原理

    當(dāng)沿著管道軸向流動的氣體進(jìn)入流量計入口時，旋渦發(fā)生體強(qiáng)制使氣流產(chǎn)生旋渦流，旋渦流旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，到達(dá)收縮段時，由于節(jié)流使旋渦流加速，當(dāng)旋渦流再進(jìn)入擴(kuò)張段后，因回流作用產(chǎn)生二次旋渦流，此時的旋渦流的旋轉(zhuǎn)頻率與氣體流速成正比。流量傳感器檢測到二次旋渦流的頻率，通過放大整形后轉(zhuǎn)換為與流速成正比的脈沖信號，再與壓力傳感器和溫度傳

感器檢測出的信號通過流量積算儀計算得到氣體的壓

力、溫度、瞬時流量、累積流量等數(shù)據(jù)［1］。

2、影響因素分析及應(yīng)對措施

    通過現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用，影響天然氣旋進(jìn)旋渦流量計準(zhǔn)確的主要因素有: 流量計線性的原因、天然氣中固液雜質(zhì)影響、設(shè)計不合理、安裝( 施工) 不規(guī)范。

2. 1 流量計線性的原因

( 1) 影響因素分析

旋進(jìn)旋渦流量計的線性是構(gòu)成計量誤差的主要因素，是影響其計量準(zhǔn)確的重要原因。

旋進(jìn)旋渦流量計工作原理示意圖

( 2) 應(yīng)對措施

    旋進(jìn)旋渦流量計線性原因引起的計量誤差不可避免，但可以通過誤差分段修正功能減少計量誤差，提高流量測量的準(zhǔn)確度。誤差分段修正功能是指應(yīng)用各流量點(diǎn)系數(shù)對流量計分段進(jìn)行修正，使流量計算模型更好地接近實(shí)際流量曲線，從而減小線性因素對流量測量準(zhǔn)確度的影響。

2. 2 天然氣中固液雜質(zhì)對旋進(jìn)旋渦流量計的影響

( 1) 影響因素分析

未經(jīng)處理分離的天然氣( 伴生氣、氣井氣) 中含有大量的雜質(zhì)———油、水、固體顆粒等，使用旋進(jìn)旋渦流量計測量此類氣質(zhì)天然氣流量時，會受到雜質(zhì)的影響，導(dǎo)致計量失真。

① 混合的雜質(zhì)粘附在旋渦發(fā)生器上，使旋渦發(fā)生器結(jié)垢厚度增加、葉片與來流之間夾角發(fā)生變化，經(jīng)過旋渦發(fā)生器產(chǎn)生的旋渦流旋轉(zhuǎn)頻率變大，這時所測得的流量就會偏高于真實(shí)流量，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際證明，非常大可比真實(shí)值偏高6%左右;

② 含重組分的天然氣，流經(jīng)天然氣旋進(jìn)旋渦流量計時，由于流量計內(nèi)部阻流件的節(jié)流作用，會凝析出大量的油水液體，使測量管徑發(fā)生變化，直接影響流量測量的準(zhǔn)確;

③ 壓力傳感器取壓口被異物堵塞，壓力傳感器不能準(zhǔn)確地測量真實(shí)壓力，進(jìn)而不能正確的對流量結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償修正，影響非常終流量值的準(zhǔn)確。

( 2) 應(yīng)對措施

① 在旋進(jìn)旋渦流量計之前，加裝分離器、過濾器等設(shè)備設(shè)施，對天然氣進(jìn)行脫水脫雜質(zhì)處理，保證天然氣滿足旋進(jìn)旋渦流量計的測量條件;

② 根據(jù)氣質(zhì)臟污情況，確定流量計清洗周期，定期清洗，保證旋進(jìn)旋渦流量計的計量準(zhǔn)確;

③ 流量計設(shè)計安裝時，直管段水平位置應(yīng)高于上下游輸氣管道，同時應(yīng)在易積液部位安裝排污排液裝置，定期排污，避免積液影響正常計量。

2. 3 設(shè)計不規(guī)范

( 1) 影響因素分析

① 選型不合適。部分用氣企業(yè)流量波動較大，如果儀表選型考慮不夠全面，往往會出現(xiàn)小流量漏失或者大流量超線運(yùn)行的現(xiàn)象。

② 站場流程設(shè)計未考慮壓縮機(jī)等大型設(shè)備產(chǎn)生的振動干擾對流量計的影響，未設(shè)計消減措施。振動產(chǎn)生干擾信號疊加到流量頻率信號，被流量計檢測元件識別并計算，其流量測量值就會高于流量真實(shí)值。

③ 流量調(diào)節(jié)閥、壓力調(diào)節(jié)閥等擾流設(shè)備易產(chǎn)生脈動流和漩渦流，如設(shè)計安裝在天然氣旋進(jìn)旋渦流量計的上游，流量計檢測出的漩渦頻率增高，所測流量比真實(shí)值偏大。

2) 應(yīng)對措施

① 合理選型，對照技術(shù)參數(shù)要求( 非常大流量、非常小流量、常用流量、壓力范圍等) ，結(jié)合流量計的技術(shù)指標(biāo)，確定流量計的型號。

② 設(shè)計時，應(yīng)注意天然氣旋進(jìn)旋渦流量計與上游設(shè)備的距離，避免與上游壓縮機(jī)等產(chǎn)生振動設(shè)備距離過近，無法避免時應(yīng)考慮消減措施，如管線埋地消減振動傳導(dǎo)。

③ 調(diào)節(jié)流量、壓力等裝置應(yīng)設(shè)計在流量計的下游。如必須安裝在流量計上游，可采取加緩沖罐、延長直管段長度等措施消減脈動流和漩渦流。

2. 4 施工安裝原因

( 1) 影響因素分析

① 天然氣旋進(jìn)旋渦流量計安裝方向錯誤———上下游安裝反向，反向安裝使旋渦發(fā)生器置于流量計的下游，產(chǎn)生的旋渦頻率就會降低，從而導(dǎo)致所測流量偏低。

② 直管段長度不符合要求。部分天然氣站場由于空間位置的限制，直管段長度達(dá)不到SY/T 6658—2006 《用旋進(jìn)旋渦流量計測量天然氣流量》中規(guī)定的要求: 前直管道10D，后直管段5D。直管段過短使流體流態(tài)不能得到充分的發(fā)展，流體中存在著畸形流和旋渦流，對基于利用旋渦測量流量的旋進(jìn)旋渦流量計

有直接影響。

③ 安裝過程，管道中的凸出物體( 如墊片和直管段焊接產(chǎn)生的臺階) 會影響流量測量的準(zhǔn)確。

④ 直管段受重力變形，會對流量測量的準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響。主要是指流量計由于重力原因，致直管段下墜變形彎曲，達(dá)不到流量計的安裝使用要求，從而使計量結(jié)果偏離真實(shí)值。

( 2) 應(yīng)對措施

① 安裝過程要注意旋進(jìn)旋渦流量計的安裝方向，保證流量計殼體標(biāo)注的箭頭指向與流體流向一致。

② 安裝施工時，上游的直管段至少應(yīng)滿足10D的長度，下游至少5D 的長度。更不能把流量計的安裝方向裝反了。試驗(yàn)證明: 一切不合理的安裝，都將導(dǎo)致流量計計量值偏低。

③ 直管段內(nèi)壁應(yīng)光滑，更不能有臺階，連接法蘭的焊縫應(yīng)用砂輪打磨平整。安裝流量計前，應(yīng)吹掃管道內(nèi)焊渣污物，安裝時，注意墊片與兩側(cè)法蘭同心，不能凸入直管段內(nèi)部。

④ 直管段較長或者口徑較小的旋進(jìn)旋渦流量計安裝時，應(yīng)在流量計下部安裝支撐，防止由于重力原因致使直管段變形，同時應(yīng)盡量消除兩側(cè)直管段的應(yīng)力作用。

3 結(jié)束語

研究分析影響其準(zhǔn)確計量的因素，找出切實(shí)有效的應(yīng)對措施，對天然氣旋進(jìn)旋渦流量計的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義，可規(guī)避因設(shè)計、安裝、使用、維護(hù)等原因，造成的計量失真，避免貿(mào)易雙方經(jīng)濟(jì)效益的損失和計量爭議糾紛的產(chǎn)生。