天燃气流量计测量时安装要求 流量计是如何工作的

1.天然气流量计传感器安装位置的选择
1）安装位置应远离能引起管道机械振动的干扰源，如工艺管线上的泵等。如果传感器在同一管线上串联使用，应特别防止由于共振而产生的相互影响，传感器间的距离至少大于传感器外形尺寸宽度的三倍。
2）传感器的安装位置应注意工艺管线由于温度变化引起的伸缩和变形，特别不能安装在工艺管线的膨胀节附近。如果安装在膨胀节附近，由于管道伸缩会造成横向应力，使得传感器零点发生变化，影响测量准确度。
3）传感器的安装位置应远离工业电磁干扰源，如大功率电动机、变压器等，否则传感器中测量管的自谐振动会受到干扰，速度传感器检测出来的微弱信号有可能被淹没在电磁干扰的噪声中。传感器应远离变压器、电动机至少5 米以上的距离。+
4）传感器的安装位置应使管道内流体始终保证充满传感器测量管，且有一定憋压，这就要求安装位置应在管道的低端。
2.天然气流量计传感器安装方式的选择传感器的安装方式主要根据流体的相别及其工艺情况确定，有三种安装方式。
1）水平安装主体朝下：若被测流体是液体，一般采用外壳朝下安装传感器，避免空气聚积在传感器振动管内，从而达到准确测量天然气流量的目的  2）水平安装主体朝上：如果被测流体是气体，一般采用外壳朝上安装传感器，避免冷凝液聚积在传感器振动管内。
3）旗帜安装：如果被测流体是液体、固体的混合浆液时，将传感器安装在垂直管道上，这可避免微粒聚积在传感器科氏力测量管内。此外，如果工艺管线需要用气体和蒸汽清扫，这种安装方式还可以便于清扫，但这种安装方式较前二种难于固定，且压损较大。 3.天然气流量计安装过程中其它注意事项
1）传感器在安装到工艺管线上之前，应首先确认传感器的速度传感器线圈、驱动线圈的直流电阻以及铂电阻温度计的电阻值是否正常。
2）传感器安装法兰必须与管道法兰同轴连接，这样才能减小安装应力，保证测量精度。安装时应保证管道支撑物只支撑工艺管道，禁止用传感器支撑工艺管道。应保证传感器外壳悬空，不与任何物体接触。
3）传感器安装在工艺管线上时应保证管道系统与传感器上游、下游侧各两个位置的稳固支撑物牢固连接，所有螺纹连接处必须紧固，夹紧工艺管道有助于减弱潜在的振动干扰。
4）在安装过程中，应避免利用传感器外壳搬动传感器。
5）在传感器安装位置附近工艺管道线上的阀门或泵都需要有其自己的支撑物，不能用支撑传感器的支撑物来支撑阀门和泵。
6）在传感器的上游、下游应装上断流阀。
7）消除安装应力：在安装传感器时，为了消除安装应力，比较有效的方法是先配管，将工艺管线及阀门与传感器整体预先安装好，然后吊装，再将其与工艺主管线相焊接。为了使消除应力的效果可以，应使传感器、断流阀与工艺主管线处于同一铅垂面内。4.减振
1）在安装传感器时，要选择好合适的安装地点，除了要远离振动源外，为了消除振动对测量的影响，在安装中还要采用支撑杆牢固支撑管道及阀门的方式。支撑杆的下端必须固定在稳固的基础上，上端与管道卡子相配合来支撑工艺管道线。切忌用传感器外壳来支撑传感器及管道线和阀门、泵等。2）传感器安装后，其外壳应处于自由悬空状态。对安装方式（1）水平安装主体朝下、（ 2）水平安装主体朝上，支撑杆应以传感器为中心对称分布。对安装方式（3）旗帜安装，支撑物支点的选择要视具体情况而定。支撑杆的下端若固定在地面，必须是水泥和钢筋地基，目的是为了稳固支撑，同时起到减振作用。地基越稳固，其减振性越好。 摘 要：介绍了一种适合大口径管道测量的流量仪表----阿牛巴，从其结构、原理、安装和应用等方面，分析了运行过程中出现的故障，并提出了采取的解决措施，使其满足计量精度的要求。
关键词：阿牛巴流量计 安装 检测杆 标定

引 言

阿牛巴（Annubar）流量计（又称笛形阿牛巴流量计）是根据皮托管测速原理发展起来的一种新型差压流量检测元件，它输出为差压信号，与测量差压的仪器仪表配套使用，可准确测量圆形管道、矩形管道中的多种液体、气体和蒸汽（过热蒸汽和饱和蒸汽）的流量，并以其压力损失小、安装方便等优点逐渐取代孔板和其它检测元件，在电力、石油、 化工、轻纺、冶金等工业中得到广泛应用，较为重要的是阿牛巴流量计非常好地解决了其它流量计在大口径管道测量上的许多问题。但阿牛巴流量计从设计、制造到安装使用，都要求十分严格，只要其中一个环节稍加不慎，就可造成很大误差。

1 结构和测量原理

图1 阿牛巴流量计结构

阿牛巴流量计的结构如图1 所示，它有一根沿直径插入管道中的中空金属杆，在迎向流体流动方向有成对的测压孔，一般说来是两对，但也有一对或多对的，其中空金属杆外形似笛子。迎流面的多点测压孔测量的是总压，与全压管相连通，引出平均全压P1，背流面的中心处一般开有一只孔，与静压管相通，引出静压P2。阿牛巴流量计是利用测量流体的全压与静压之差来测量流速的，是一种差压式检测杆流量计，阿牛巴的检测杆输出差压（△p）和流体平均速度（v），可根据经典的伯努利方程得出：

V＝ K×（2／ρ×△P）^1/2

式中；△P—全压与静压之差，kPa；
ρ—流体在工作状态下的密度Kg/m3；
k—校正系数。

如果用流量来表示，其流量计算基本公式为

Qv＝K×π/4×D²(2ΔP/р)^1/2

式中：Qv—流经测量管的流体流量m3/h；
D—测量管内径mm。

由式（2）可以看出，阿牛巴流量计系统的实质是对差压△P 的测量，其测量原理如图2 所示，这是所有差压式流量计的共同特性，技术是通用的，即采用差压变送器把△P 转换成相应的机械信号或电信号。

图2 测量原理图

2 影响流量计精度的因素和解决措施

① 阿牛巴流量计的差压式检测杆上各取压孔处的流速是不同的，各取压孔之间存在一定的压力差，这样，各取压孔之间就有介质流动，流动介质中的杂物就会产生埋积，形成堵塞，时间一长就会造成差压损失。目前阿牛巴制造厂虽然声称测量传感器的抗堵塞问题已能解决，但由于各生产工艺的特殊情况，笔者还是建议加装必要的附属设备如杂物过滤装置等，以确保仪表正常工作（可和供货商协商具体的做法）。

② 从流量的基本公式可知，只要有效地测出检测杆的输出差压△P，就可测出流体的流量值。长期以来检测杆背压检测孔一直只用一个测孔，人们认为检测杆检测孔按规范要求已处于位势流中，而位势流的前题是管道横截面上各点静压均相等，没有横向流动，从这个角度来看，一个背压检测孔已足够。为了防止流体的流量在检测过程中阻塞背压检测孔，可采用多孔的背压取压，这已经开始应用在检测杆流量传感器上。

③ 流量系数K 不稳定，造成流量不稳定。对圆形截面的检测杆来说，当雷诺数Re 处于10⁵至10⁶之间时，流量系数K 不稳定，它的稳定区域是在雷诺数Re<10⁵和Re＞10⁶。这主要是由于圆形截面的阻力件自身存在着“阻力危机”而引起的。流体流经圆管因分离点不同而导致圆管在迎流流体时引起的压力分布不同，从而引起流量系数K 的变化。采用菱形截面的检测杆可以克服圆形截面这一不稳定区。菱形截面无论雷诺数的数值Re 是多少，其分离点都是确定不变的，从而较好地解决了检测杆流量传感器在检测液体、气（汽）体流量时不稳定区的困难。

④ 阿牛巴流量计根据皮托管测速原理，通过测总静压来推算流量，常用于大口径管道液、气（汽）体流量测量，它产生差压一般都比较小，最小可能只有20Pa～30Pa，为此要尽量避免使用长的引压管，选用高精确度的微差压变送器，如霍尼韦尔、EJA 差压变送器等，可以的方案是采用检测杆、三阀组、差压变送器一体化的直接安装方式，如LG-A 系列一体化智能型阿牛巴流量计，不但可以减少使用引压管而引起的泄漏，还可补偿受温度、压力的变化而变动的差压信号失真等问题。

3 选型和安装

① 阿牛巴流量计的机械尺寸是根据安装管道的尺寸量身定制的，其测量范围是根据工艺提供的流量数据计算和标定的。选型时，一定要给制造商提供正确的流量数据和管道尺寸，管道尺寸包括外径和壁厚。流量计必须按标准进行安装，才能保证整个测量系统的测量误差在允许的范围内。

② 检测杆传感器前部管道必须确保有7D～9D 的直管道长度（此数据各生产厂商提供的资料不一，从3D 至30D 全有），才能使大管道内液、气（汽）体的流速尽量对称分布于轴线。只有这样，测得几点的流速才能推算流经整个截面的流量，否则大管道内液、气（汽）体的流速分布将会很复杂，流量系数K 的波动将会很大，不能保证测量的精确度。但在实际的工艺设计中不可能保证有很长的直管道。笔者认为如确定选用某种形式的阿牛巴流量计，可和供货商商量在保证系统的重复性前提下，尽量缩短直管道，有关资料记载，只要测管直径和工艺管径之比小于1/10，前部管道的直管道长度可降到3D～4D。

③ 检测杆传感器的总压孔必须正对流向，偏差不大于7°，如图3 所示。

检测杆应沿管道直径方向插入到底，如图4 所示。

对于垂直管道检测杆可安装在管道水平面沿管道圆周360°的任何位置上（图5a）。高低引压管应处于同一平面上；对于水平管道，测量时向下侧倾斜安装（图5b）。

流量计能否准确测量和其使用寿命的长短与是否安装正确有直接的关系，一旦流量计安装完毕，则影响流量计精度的系统误差就会始终相伴，很难从软件上消除。正确的安装方式可参照差压式流量计安装规范进行，这里不再赘述。

④ 检测杆通过接头固定在管道上，拧紧接头后，检测杆不得松动与泄漏。管道振动和流体冲击会使检测杆固定头松动脱落，造成检测杆断裂损坏，影响准确测量和造成经济损失。

3 标定问题

为能保证阿牛巴流量计的精确度，可以还是在现场进行实流标定。尽管每支阿牛巴都由制造厂在中国气象局的风洞中进行了标定，已给出了仪表系数，但在风洞均匀流场下游，不能提供多种规格和足够长的直管段，也难以实施准确的标定。又由于现场管径较大(DN1000mm 以上)，而且标定时管路的参比条件、流体种类、环境等与实际测量的流体不同，特别是现场直管段长度不够，工艺条件较复杂，管道粗糙度对流速分布系数的影响随使用时间的改变很难掌握，流量计所处的管段前后阻力件之间直管段长度不足所引起的仪表系数变化的修正系数目前还缺乏成熟的试验数据。据有关资料要求，一般可在现场直接校验确定。而现场校验存在的问题较多，因而难免在测量中产生附加误差。计量部门可根据新装并正常运行时的计量数据、生产状况、产量等因素作为参考，将仪表计量检测数据升华为计量结算数据。

5 应用注意事项

① 应足够重视流量仪表结构和工作原理,特别是一件新颖的仪表,使用前要充分的了解它的结构和工作原理,才能对其进行正确的安装，并对使用过程中出现的问题作出准确的判断和排除，杜绝盲目性。

② 注重流量仪表的维护保养，是提高仪表的使用寿命和准确度的重要措施，仪表维护及技术人员一定要养成良好的操作习惯。

参考文献
1 阿牛巴流量计系列产品参考手册.
2 李良贸,等.常用测量仪表实用指南.北京:中国计量出版社,19.
3 参照ISO 3966-1997(E) 封闭管道中流体流量测量－采用皮托静压管的速度面积法.

    涡街流量计与孔板流量计和V锥流量计不同，就孔板流量计而言，是将标准孔板与多参数差压变送器（或差压变送器、温度变送器及压力变送器）配套组成的高量程比差压流量装置，可测量气体、蒸汽、液体及引的流量，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。
    而涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量，如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小，量程范围大，精度高，在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高，维护量小
    关于常见的涡街流量计的故障出现在哪些方面了：
    流量范围是使用于特定参考介质的流量范围，如液体般指常温水。用于其他介质时，可用流量范围将随介质的粘度和密度不同而异。由于油流量标准装置采用粘度比水大，密度比水小的柴油做标定介质，流量计的下限流量般都会相应提高使可用流量范围变窄。所以，涡街流量计在油流量标定装置上标定出现小流量性能变差是正常的。由此我们不难推断，如果用液化石油气(这种低粘度介质)标定涡街流量汁，将会得到比水好的相反结果。

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