近几年来,以质量和能量单位进行计量已成为一种发展趋势。大容量、高压天然气计量中优先使用能量或质量单位。我国早期对天然气计量不够重视,天然气计量技术发展缓慢,至今天然气商品计量仍采用体积计量方式。目前天然气体积流量计量仪表主要有孔板流量计、涡街流量计、涡轮流量计和容积式流量计,我们应用较广泛的是标准孔板流量计。
天然气流量计量有三种方法:体积流量计量、质量流量计量和能量流量计量,传统天然气计量采用容积单位计量。
1、计量中存在的问题
标准孔板流量计是一种间接的、综合参数的技术测量,使用仪表多,影响因素复杂。正常情况下其测量准确度能满足GB2624-93标准和SY/T6143-1996天然气流量的标准孔板计量方法标准的要求。在实际工作中,偏离标准规定的条件对计量准确度的影响,有的可定量估算并进行修正,有的只能定性估计不确定的幅值与方向,但有的是多种条件同时偏离,这就产生了非常复杂的情况。因为一般文献只介绍某一条件偏离引起误差,缺少多种条件同时偏离时测量误差的相关资料。大量的现场调查和实践经验表明,出现计量问题的主要原因是节流装置的设计、制造、安装使用和工况条件偏离了标准规定的范围。其主要表现如下:
没有严格按SY/T6143-1996标准进行设计,制造和安装。选择测量管径过大,长期处于低雷诺整数,上下游管段未按标准要求安装配套,管内径未实测。
孔板流量计以较稳定的流速参数作为设计依据,流量过小或过大都会使计量误差增加。要正确选择与使用差压计,若差压计工作量程在30%以下,会大大降低流量测量准确度。当天然气流量减小后,要及时更换差压计的量程或孔板规格,否则因差压造成计量误差会成倍增加。在选择仪表差压量程时,即要考虑孔径比,又要考虑孔板压力损失后的压力是否满足生产需要。法兰取压和角接取压孔径比的值应在0.2~0.75之间,一般宜选择在0.4~0.6之间,这样,既可保证计量准确度,又能减小压力损失。
2、采用专用流量计算机的积算方案
专用积算方案采用现代数学计算机技术,可按用户的要求进行各种流量(体积流量和质量流量)的精确计算,自动连续地对流量进行全补偿或部分补偿,只要将流量方程中各个系数的公式按一定的要求编程,就可达到精确积算流量的目的。
3、采用可换孔板装置与定值节流装置
可换孔板节流装置是一种结构上有重大突破的新型节流装置,节流元件精确安装在固定的座体内(座体通过法兰与管道连接),在不拆动管道或不停输的情况下,可方便地提升孔板进行检查、清洗或更换,从而保证了计量准确度。采用液压升降装置孔板提升轻便,特别适用于大口径孔板。这种节流装置还配有清洗机构,可消除脏垢介质,为单井天然气的准确计量提供了有效的手段。
定值节流装置改变了现有节流装置。根据计算结果加工其孔径的方法,每一种公称通径管道配以有限孔径的节流件,孔径系列按优先系数选取。采用定值节流装置有利于产品批量生产,降低生产成本。可换孔板节流装置和定值孔板相配套,将改变传统的生产方式,实现节流装置产品系列化、通用化和标准化,有利于提高节流装置计量的准确度。
一、试运行
不管是新选型设计的还是新安装的天然气流量计测量系统;经过我们的安装检查,确认无误后,应该进行试运行工作的检验。
我们在试运行工作中,必须按照下述程序进行:
1.首先,关闭流量计的开关阀和调节阀;再缓慢打开旁通阀。
2.最后,启动流量计工作。
在启动流量计工作中,会遇到一些问题:
①对带有电气远传积算的流量计,先接电源线和信号线,进行预热。
我们的解决方法是:先缓慢打开流量计前的开关阀;再缓慢打开流量计后的调节阀;最后缓慢关闭旁通阀门,使流量计在正常流量下工作。
②当被测流体的温度很高,且与环境温度的温差非常的大。
我们的解决方法是:这时就要对计量系统进行预热;使得流量计和管路系统慢慢升温,这样才能确保流量计正常工作。
3.之后,我们观察记录各项运行参数的变化状态,比如:温度、压力等。
如果系统没有太大的振动、噪声和泄漏的情况;并且,经过稳定运行一段时间后,试运行结束。
二、正常运行
试运行正常后,就可以投入正常运行。
在操作过程中,对流量计的使用和维护,操作人员应该做好以下几个方面:
1.定期对测量系统进行检查、维护。
操作人员对流量计、阀门和管路系统进行检查。
操作人员对设备的维护主要在:a.安全阀、限流阀和报警器等保护设备;b.流量显示仪表、记录装置、补偿装置等流量辅助设备;c.过滤器、消气器等配套设备。
2.启动和关闭流量计的工作,必须按照试运行时的顺序进行操作。
3.在正常运行时,操作人员要时时刻刻注意被测介质的压力、温度、流量、粘度等参数;看看这些参数是不是符合流量计的使用范围。
流量计是一种指示被测流量在选定时间间隔内流体总量的仪表,被广泛应用于石油、化工、农业以及环境保护等领域当中。近年来由于我国经济的高速发展,使得以石油天然气为主的能源需求量也不断提高,因此对于石油天然气计量工作的可靠性以及精确性也有了更高的要求,但是由于我国在石油天然气计量方面的研究起步较晚,因此在仪表的设计、选型、安装、维护以及管理等方面与国外一些发达国家人仍然存在一些差距。以下就对我国石油天然气管道运输中流量计的发展现状进行简要分析:
1、孔板流量计
孔板流量计属于差压式流量计,是一种根据安装在管道中的流量检测件与流体相互之间产生的差压,以及被测流体条件和检测件与运输管道的几何尺寸来计算石油天然气流量的仪表。计量精确度差小于3%,在我国早期的石油天然气管道运输中得到了大面积的推广使用,但是由于孔板流量计的自动化程度较低,对现场安装的施工条件有较高要求,而且容易受到人为因素的影响,因此在现代科学技术的背景下这种流量计显然已经无法满足高精度、高效率的要求。
2、漩涡流量计
旋涡流量计属于流速式流量计,是一种采用涡轮感受流体平均流速,并且以此为依据推导出石油天然气的流量或者总量。漩涡流量计的计量精度不会又受到管道安装的影响,而且适用于石油等粘度液体。但是漩涡流量计不能长期保持校准特性,而且流体物性对流量特性存在着较大的影响。
3、容积流量计
容积流量计属于排量式流量计,是一种采用机械测量元件把流体连续不断得分割成单个已知的体积部分,然后根据测量室充满和排放该体积部分流体次数来计算出石油天然气的总量,具有较高的测量精度。但是容积流量计的体积过于庞大,容易产生噪声和振动,不适用于高温或者低温等场合。
4、超声波流量计
超声波流量计是一种通过监测流体流动对超声脉冲的作用实现测量的仪表,是近年来发展较为迅速的流量计之一,在液化天然气中的应用较为常见。使用超声波流量计可以实现非接触式测量,在测量过程中没有流动阻挠测量以及压力损失,但是测量精确度会受到检测流体清洁度的影响,而且多普勒效应只适用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体。