孔板流量計(jì)擴(kuò)大量程比的研究與應(yīng)用
  摘要.. 擴(kuò)大孔板量程比的方法一般分為三種, 1.. 將大流量分段多路并聯(lián)組合進(jìn)行測(cè)量; 2.. 更換孔板片改變..值進(jìn)行測(cè)量; 3.. 用一臺(tái)孔板流量計(jì)并聯(lián)不同量程差壓計(jì)進(jìn)行測(cè)量。實(shí)際工程中采用一臺(tái)孔板流量計(jì)并聯(lián)微差壓、中差壓、高差壓三臺(tái)差壓變送器, 三臺(tái)差壓變送器同時(shí)工作, 把讀數(shù)同時(shí)送往RTU ( 遠(yuǎn)程傳輸裝置) 的計(jì)算單元。RTU 通過(guò)程序?qū)θ齻€(gè)差壓數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選, 同時(shí)也篩選出參數(shù)流出系數(shù)C 和可膨脹性系數(shù)..。然后將數(shù)值送入計(jì)算模塊。溫度、壓力仍采用在線補(bǔ)償, 這種方法可使流量測(cè)量的系統(tǒng)不確定度控制在.. 1..2%, 量程比可擴(kuò)大到15..1。
  1 .. 前言
   孔板流量計(jì)是天然氣、煤氣流量測(cè)量中使用最為廣泛的設(shè)備, 它由產(chǎn)生差壓的一次裝置.. .. .. 標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置, 二次檢測(cè)儀表.. .. .. 差壓計(jì)、壓力計(jì)、溫度計(jì)和流量顯示儀等組成。孔板流量計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確度除取決于孔板節(jié)流裝置的加工及裝配精度外, 還取決于合理的儀器儀表選型、設(shè)計(jì)、安裝、檢驗(yàn)、使用維護(hù)以及合理的測(cè)量積算方法。
   2 .. 擴(kuò)大孔板量程比的方法
    計(jì)量管路流量量程變化是實(shí)際使用中經(jīng)常遇到的情況, 特別是直接對(duì)沒(méi)有儲(chǔ)氣設(shè)備用戶(hù)供氣的計(jì)量更是如此。我國(guó)天然氣、煤氣的大部分消耗是供給城市作民用燃?xì)獾? 一般日負(fù)荷的變化都比較大, 流量的量程變化也就較大。常用孔板流量計(jì)的量程比一般為3:1, 對(duì)于大量程比的場(chǎng)合, 一般采用以下三種方法解決。
  ( 1) 將大流量分段多路并聯(lián)組合進(jìn)行測(cè)量.. 在流量量程變化較大的場(chǎng)合, 往往采用不同管徑的計(jì)算管道并聯(lián)組合, 通過(guò)計(jì)量管路的組合切換來(lái)適應(yīng)流量的變化; 這是目前較為常用的方法。
  ( 2) 更換孔板片改變..值進(jìn)行測(cè)量.. 在不改變標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置和差壓計(jì)的情況下, 通過(guò)更換不同開(kāi)孔直徑的孔板, 改變孔徑比( ..) 的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。適用于較長(zhǎng)時(shí)間的季節(jié)性流量較大幅度改變或供氣量的突然變化致使差壓計(jì)超出規(guī)定使用范圍的情況。
  ( 3) 用一臺(tái)孔板流量計(jì)并聯(lián)不同量程差壓計(jì)進(jìn)行測(cè)量.. 采用同一臺(tái)孔板流量計(jì)的一次裝置, 并聯(lián)兩臺(tái)或兩臺(tái)以上不同量程的差壓計(jì)進(jìn)行切換測(cè)量。義馬.. 鄭州長(zhǎng)輸管道各門(mén)站的流量測(cè)量采用此種方式。
  3 .. 實(shí)際應(yīng)用
   義馬.. 鄭州長(zhǎng)輸管道五個(gè)站場(chǎng)的流量測(cè)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/ T 2624- 93, 采用一臺(tái)孔板流量計(jì)并聯(lián)三臺(tái)不同量程的智能差壓變送器進(jìn)行測(cè)量, 流量的測(cè)量積算在下位機(jī)( RTU ) 完成。在保證測(cè)量精度的基礎(chǔ)上, 采用合適的孔徑比( ..) , 量程比可擴(kuò)大為15~ 20..1。以下以義馬分輸站為例介紹這一方法。義馬分輸站與義馬氣化廠一墻之隔, 是義馬.. 鄭州194km 長(zhǎng)輸管道的起點(diǎn)。該站除接收氣化廠輸出的煤氣外, 還通過(guò)調(diào)壓計(jì)量, 向義馬城市管網(wǎng)供氣。設(shè)計(jì)供氣量每天6 .. 104 hm3 ( 20 .. latm) , 供氣壓力為0..3MPa( 絕壓) , 選用DN 150 的可換孔板節(jié)流裝置, 法蘭取壓, 孔徑比( ..) 為0..38605。在投產(chǎn)初期, 由于用戶(hù)少, 每天的用氣量只有3000hm3左右, 與設(shè)計(jì)值相差甚遠(yuǎn)。為保證設(shè)計(jì)工況下的計(jì)量精度, 同時(shí)又兼顧到投產(chǎn)初期, 我們采用了以下措施:
  ( 1) 采用軸流式指揮器型調(diào)壓閥, 保證計(jì)量段壓力穩(wěn)定; 流量計(jì)前后均采用直通球閥, 減少對(duì)氣體流動(dòng)的干擾。
  ( 2) 投產(chǎn)初期采用間斷供氣的方法, 使流量保持在每小時(shí)300hm3 以上, 滿足標(biāo)準(zhǔn)孔板允許的最低雷諾數(shù)。
  ( 3) 穩(wěn)定氣化廠的各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù), 保持煤氣成份的相對(duì)穩(wěn)定; 當(dāng)煤氣成份發(fā)生變化時(shí), 及時(shí)輸入準(zhǔn)確的煤氣成份。
   ( 4) 一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)并聯(lián)微差壓、中差壓、高差壓三臺(tái)0..075 級(jí)的智能差壓變送器( 見(jiàn)圖1) , 差壓范圍分別調(diào)定為0~ 700Pa、0~ 6 000Pa、0~ 50 000Pa。三臺(tái)差壓變送器同時(shí)工作, 同時(shí)把讀數(shù)送往RTU 的計(jì)算單元。RTU 通過(guò)程序?qū)θ齻€(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選: 當(dāng)..P< 690Pa 時(shí), 選用微差壓變送器的數(shù)值; 當(dāng)690Pa .. ..P < 5 900Pa時(shí), 選用中差壓變送器的數(shù)值;當(dāng)..P ..5 900Pa時(shí), 選用高差壓變送器的數(shù)值; .. .. 然后將篩選出的數(shù)值送入計(jì)算模塊。圖1.. RTU 計(jì)量及變送器配置圖
   4 .. 測(cè)量積算
   煤氣流量的測(cè)量積算涉及到雷諾數(shù)Re、流出系數(shù)C 、可膨脹性系數(shù)..、壓縮系數(shù)Z、溫度T 、密度..、差壓..P、靜壓P 等多變化參數(shù), 也有多種測(cè)量積算方法。在大量程比計(jì)量中, 各項(xiàng)參數(shù)均發(fā)生較大變化, 為保證計(jì)量準(zhǔn)確, 應(yīng)選擇多項(xiàng)參數(shù)補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量積算方法。義鄭線各門(mén)站的計(jì)量結(jié)果做為貿(mào)易結(jié)算依據(jù), 依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量點(diǎn)的實(shí)際情況, 結(jié)合RT U 的計(jì)算能力, 各門(mén)站采用了溫度壓力在線補(bǔ)償、其余參數(shù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量積算方法。具體情況如下。
  ( 1) 現(xiàn)場(chǎng)變送器實(shí)時(shí)采得的溫度T 、差壓..P 、靜壓P 自動(dòng)送入RTU 中進(jìn)行運(yùn)算。RTU 的掃描周期定為1s, 以秒流量做為瞬時(shí)流量的計(jì)量單位, 小時(shí)流量和日流量用秒流量進(jìn)行積分。
  ( 2) 壓縮系數(shù)Z 按AGA8 取定值;
  ( 3) 流出系數(shù)C、可膨脹性系數(shù)..的選定。各門(mén)站的RTU 除完成SCADA 系統(tǒng)外, 還需完成流量的測(cè)量積算工作。由于RTU 的計(jì)算模塊能力有限, 在1s 的掃描頻率內(nèi)無(wú)法對(duì)流出系數(shù)C 和可膨脹性系數(shù)..進(jìn)行在線修正, 只能選擇定值。為減小計(jì)算誤差, 選擇了三個(gè)流出系數(shù)C 和可膨脹系數(shù).., 分別與三臺(tái)差壓變送器設(shè)定范圍以點(diǎn)的方式對(duì)應(yīng)。在RTU 對(duì)三個(gè)差壓值進(jìn)行篩選的同時(shí), 也選擇了對(duì)應(yīng)的C 和..。
   ( 4) RT U 的測(cè)量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。表1 .. RTU 的測(cè)量計(jì)算結(jié)果型號(hào)差壓值( Pa) 流量系數(shù)( C) 膨脹系數(shù)(..) 流量值( m3/ h) 雷諾數(shù)壓力損失( Pa) 200 284 25489 167 微差壓變送器400 0. 603741 0. 999583 400 35983 333 600 491 44027 500 700 529 47537 583 中差壓變送器2000 0. 601782 0. 996863 893 80132 1667 5000 1406 126206 4169 6000 1538 138092 5003 高差壓變送器20000 0. 600847 0. 973678 2766 248351 16679 40000 3831 343868 33359
   經(jīng)與河南省技術(shù)監(jiān)督局計(jì)量室計(jì)算出的各項(xiàng)結(jié)果對(duì)比, 測(cè)量積算部分的誤差在0..4%以?xún)?nèi)。綜合一次裝置、二次裝置和測(cè)量積算, 義馬站孔板流量計(jì)流量測(cè)量的系統(tǒng)不確定度為.. 1..2% 。如果配備流量計(jì)算機(jī)或密度儀, 計(jì)量精度還可以進(jìn)一步提高。
  5 .. 總結(jié)
  ( 1) 這種擴(kuò)大量程比的方法投資小、施工簡(jiǎn)單。隨著高精度、大量程智能差壓變送器的不斷出現(xiàn), 輔以合理的測(cè)量積算方法, 是很有推廣價(jià)值的;
  ( 2) 采用這種擴(kuò)大量程比的方法, 最好配備流量計(jì)算機(jī), 采用在線實(shí)時(shí)全參數(shù)補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量積算方法;
  ( 3) 對(duì)未配備流量計(jì)算機(jī), 靠PLC、RTU 、單板機(jī), 采用溫壓補(bǔ)償或密度補(bǔ)償?shù)姆e算方法進(jìn)行大量程流量計(jì)量的用戶(hù), 采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方法對(duì)各參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償是一個(gè)很好的選擇; 選點(diǎn)越多, 計(jì)算精度越高;
  ( 4) 因需考慮到低流量時(shí)的測(cè)量精度, 采用這種方法一般選擇的孔徑比( ..) 都偏小, 對(duì)一次裝置的不確定度有一定影響。同時(shí)為滿足GB/ T2624 .. 93 中標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置的要求, 對(duì)大流量時(shí)的壓力損失也需進(jìn)行核算。