2.1孔板流量计的工作原理
标准孔板流量计是典型的差压式流量计。流体流经孔板流量计时,流束在孔板处形成收缩使流束的面积变小,流束的流速增加静压力降低,在孔板前后产生差压。流体的速度越大,产生的差压也越大,所以可通过测量差压来计算出天然气流过孔板流量计的流量大小。这种测量流量的方法是以能量守恒定律和流动连续性方程为基础的。节流件前后的压差信号如与流量2有如下的关系:流量2与差压JP的开平方成正比例关系,因此,流量0是流体流经孔板后检测出产生的压差信号间接地测出,这就是孔板流量计的测量原理。
2.2孔板流量计的组成
天然气流量计量系统是由天然气计量用的流量计(或装置)本体、二次仪表(或检测补偿计算装置)以及天然气组分分析系统构成,该系统具备测量、计算、分析和积算设备组成的完整体系1"】。其中,最常用的流量计是孔板流量计(或称标准孔板流量计)和容积式流量计。目前已有一体化孔板流量计,让高级孔板阀、温度变送器、差压变送器、压力变送器及流量积算仪配合用于流量计量。与原有流量计算机模式相比较,不需要在输配气站场安装流量计算机,而是将积算仪与相关变送器整合在一起,现场安装。为了确保流量测量的准确度,保证流体的流动情况能够达到速度分布充分发展,国家相关标准或行业规范都规定了孔板流量计前后直管段的要求。
(1)孔板节流装置
孔板、孔板夹持器及上下游测量管组成了孔板节流装置。孔板被称为一次元件,是产生差压的重要元件。必须按规定的要求加工出孔板汗孔。孔板是安装在孔板夹持器上的,且取压孔也是在孔板夹持器上钻出,并安装存差伍信号引管。上下游测量管是指上游靠近孔板10D和下游4D直管段这一管段。它的组成如图2-1所示。应当特别注意,测量管只是孔板上下游所要求的直管段的一部分,在孔板流量计选型设计、安装检验、使用维修中,第一要按照国家标准所要求的孔板上下游直管段长度配足其余部分。
在孔板流量计出厂时还应有一段引压管、直通式截止阀及连接上下游测量管的法兰来确保孔板节流装置的安装。这样保证差压信号正确、准确传递使之符合安装标准以及用户方便。
(2)二次测量仪表
二次测量仪表是孔板流量计的基本部分。它主要负责测量出气流温度、静压和差压等其它使天然气流量准确测量的基本参数。天然气成分分析仪表、密度测量仪表、温度测量仪表、静压测量仪表和差压测量仪表等是最基本的二次测量仪表。
(3)信号引线
信号引线是用来连接孔板流量计的一次装置和二次测量仪表的。信号引线有两种:一种是传递电信号传输线的控制电缆;另一种是传递压力信号而被作为引压管线的无缝钢管。
①电信号引线
流量测量系统中大量使用电子设备和仪器仪表,这是为了实现天然气流量计量准确度较高的要求和满足计量技术的发展。电信号引线可使用任何准确、正确传送电信号的电缆或电线,但铜芯线是最合适的。
②引压管线
常用的引压管线有DN18或DN14无缝钢管,而不绣钢无缝管是理想的引压管线。为了及时响应静压及差压的波动和减少泄漏的可能性,引压管线应尽可能短。为确保一次装置所产生的测量信号准确、正确地传递和有利于排除引压管线内的析出物,引压管线的设计选型、安装敷设都应十分注意。
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