摘要：氣體渦輪流量計因靈敏度重復性好、量程比寬、結構緊湊等特點而廣泛應用于貿易計量。渦輪流量計的計量性能,針對渦輪流量計檢定和使用兩方面,選取了1臺渦輪流量計進行測試實驗，不同介質標準裝置測試渦輪流量計計量性能的影響,從工況條件、安裝方式維護保養等方面闡述了渦輪流量計的應用,指導了渦輪流量計的現場應用,保證了流量計量值的準確可靠。
0引言
隨著我國天然氣工業的快速發展,用于天然氣計量的流量計數量日益增多,天然氣貿易計量直接涉及到貿易雙方巨大的經濟利益,因此，確保流量計的計量準確度也就成為了供需雙方關注的焦點。分析了國內外渦輪流量計的標準，對渦輪流量計的檢定和使用方式進行了探討。
1渦輪流量計的技術標準
目前主要采用《氣體渦輪流量計》技術標準來設計渦輪流量計。在方便用戶、環保等方面做出了更為詳細的規定,是國際上應用最廣泛的標準之一。
采用國家標準GB/T18940來指導渦輪流量計的應用。在精度穩定性量程比等主要指標上與國際標準ISO9951都非常相近,而在耐久性要求、機械計數器要求等其他指標上歐洲《prEN12261》的規定則更為詳細。
2渦輪流量計的檢定
2.1檢定方式
氣體渦輪流量計按照標準,首先需要對流量計進行檢定,待檢定合格后,才能開展貿易計量工作。目前國內天然氣用流量計的實流檢定主要有兩種方式:一種是使用空氣為介質在常壓下檢定;另一種是使用天然氣為介質在正壓下檢定。毫無疑問,在流量計實際工況條件下進行檢定是檢定的最佳方式,然而,并不是總能用理想的流體進行檢定。對于氣體流量計，大多數檢測裝置都采用空氣進行檢定，多數情況下是在常壓條件下檢定。因此,這兩種檢定方式的檢定結果在現場計量中是否存在著差異。
2.2實驗研究
兩種檢定方式的檢定結果在現場計量中的差異,選取了1臺0.5級的DN50渦輪流量計,分別在2套以常壓空氣為介質和1套以中壓天然氣為介質的臨界流文丘里噴嘴標準裝置上進行測試，并按JJG1037--2008《渦輪流量計》檢定.規程對數據進行處理分析。
2.2.1數據處理和分析
渦輪流量計數據統計見表1,渦輪流量計在不同實驗室測試的對比曲線見圖1。
當渦輪流量計分別安裝在空氣和天然氣標準裝置上時,從圖1中明顯看出,在幾個實驗室共同測試的40~100m³/h流量范圍內，用空氣為介質流量計檢定的儀表系數大于用天然氣為介質流量計檢定的儀表系數,在圖中儀表系數偏差最大處為0.5%左右;在25~40m³/h流量范圍內,用空氣為介質流量計檢定的儀表系數大于用天然氣為介質流量計檢定的儀表系數,在圖中儀表系數偏差最大處為0.7%左右。
2.2.2流量計檢定儀表系數的數據處理與分析
將渦輪流量計在天然氣裝置和空氣裝置上的測試數據,按渦輪流量計檢定規程計算檢定K系數匯總于表2。從表2可以看出,在本次比對實驗測試中,以空氣為介質的標準裝置常壓下得出的流量計K系數大于以天然氣為介質的標準裝置0.8MPa壓力下得出的流量計K系數,平均差值約為0.45%。
2.2.3分析結論
在實驗測試中發現，渦輪流量計在以空氣為介質檢定的K系數大于以天然氣為介質檢定流量計的K系數。如果渦輪流量計在實際使用中使用空氣檢定的K系數,則測得的流量比實際流量偏小，壓力相差越大,流量偏差也越大。從這個結果可以看出,渦輪流量計所得出的結論符合歐洲標準EN12261和GB/T21391---2008《用氣體渦輪流量計測量天然氣流量》所規定的“在使用壓力大于0.4MPa時,使用壓力范圍:0.5pesn≤p≤2.Opee的要求一致(p表示流量使用壓力,pteat表示流量計檢測壓力)。
因此,國內用于天然氣計量的流量計,應盡量在天然氣標準裝置上檢定,否則會給現場計量帶來較大影響,同時,工作狀態與檢定狀態不同時,應進行合理的修正,保證量值傳遞的準確。
3渦輪流量計的使用
為了使檢定合格的渦輪流量計在現場正常運行,需要注意以下幾方面的問題。
3.1天然氣氣質對渦輪流量計的影響
1)在實際使用過程中,渦輪流量計經常會出現臟污情況,從而影響流量計葉輪的轉動,如不進行處理,就會影響流量計脈沖輸出。
2)表體內壁及上游直管段的表面粗糙度變化引起流速分布的變化,從而影響流量計的精度和穩定性。不同的渦輪流量計的傳感器敏感程度各不相同。一般來說,臟污堆積對口徑小的渦輪流量計較之口徑大的渦輪流量計的影響大。
3.2工況條件對渦輪流量計的影響
由于渦輪流量計渦輪慣性的存在,在流量波動頻繁的場合不宜使用,否則會降低計量精度。同時,要比較正確地估計用氣量的峰谷值和介質的壓力情況,確定流量計的規格。從渦輪流量計誤差特性曲線可以看出,應使流量計的工作流量范圍在20%Qmax~80%Qmax(Qmax為流量計的最大流量)之間。
當被測介質流量小于所選流量計的20%Qmax以下時,介質流體在管道中流速遲緩處于層流狀況,流量計的測量線性變差,難以達到用戶要求的計量精度。當介質工況流量大于所選流量計的80%Qmax時,渦輪轉速將變的很快,減速軸承和支架的磨損會影響渦輪流量計的使用壽命。
3.3渦輪流量計在安裝中的要求
1)介質流體流速分布不對稱和旋渦流是影響渦輪流量計測量精度的重要原因,要清除流速不對稱和旋渦流則需要在渦輪流量計前端有足夠長的直管段;
2)渦輪流量計的安裝位置不能有激烈的機械震動和強的電磁干擾;
3)渦輪流量計安裝時,密封墊不得突人管道中,流量計與管路軸線目測不得有明顯偏差.不得產生安裝應力。
3.4對壓力、溫度測量精度的要求
根據氣體狀態方程:
式中:V0為標準狀態下的體積(m³);V為工作狀態.下的體積(m³);p為流量計壓力檢測點處的絕對壓力(kPa);Po為標準大氣壓(kPa);T0為標準狀態下的絕對溫度(K);T為介質工況條件下的絕對溫度(K);Z為氣體壓縮因子。
從公式可以看出,誤差主要集中在壓力、溫度的檢測精度兩方面,在發現流量、溫度、壓力值與實.際偏差較大或示值不穩定時,或與以前經驗數值存在較大偏差時，要及時處理。
3.5帶機械讀數渦輪流量計的要求
對于有機械讀數帶修正儀的渦輪流量計，除抄取標況體積值之外,同時應該及時比對基表讀數與修正儀上的工況流量是否一致,兩者正常情況下應該是相差不大的。
3.6流量計拆卸要求
工藝管道檢修時應拆下流量計,然后用干凈的布把流量計兩端包好,防止污物、鐵屑等落人流量計將渦輪葉片損壞。
3.7流量計的日常檢查
為保證渦輪流量計長期正常工作,應加強儀表的運行檢查,監測葉輪旋轉情況，如聲音異常應及時卸下檢查傳感器內部零件,渦輪軸承磨損嚴重或葉片損壞的,必須維修更換,并重新檢定。
3.8流量計的日常維護
有潤滑油或清洗液注人口的傳感器,應按要求定期注人潤滑油或清洗液,保證葉輪良好運行。在無潤滑油情況下長期連續運行,勢必造成致命磨損,阻尼力增加而導致運行變慢,計量結果產生負差并且影響使用壽命。
4建議
為保證氣體渦輪流量計的現場計量性能,需要正確使用流量計,并進一步深入不同介質和壓力標準裝置檢定渦輪流量計的差異,以及影響渦輪流量計測量誤差的關鍵因素,以指導現場.流量計的使用,保證流量計現場計量量值的準確可靠。
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