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淺析城市天然氣流量計的選用
點(diǎn)擊次數:615 發(fā)布時(shí)間:2020-12-20 11:19:20
一.前言
 
  據資料介紹,世界能源的發(fā)展在20世紀20年代是煤炭的高峰期,其占能源的百分比超過(guò)70%,70年代至90年代石油接替煤炭,石油占能源百分比為30%~40%,到21世紀早期天然氣將逐步代替石油,天然氣占能源百分比預測將超過(guò)50%。能源的交替更換自有其內部和外部的原因,其內部原因是近20年來(lái)石油產(chǎn)量上升緩慢,而天然氣卻高速增長(cháng),1970~1996年世界天然氣年產(chǎn)量翻了一番還多,而石油產(chǎn)量基本維持不變。據稱(chēng)世界仍蘊藏極豐富的天然氣資源,它為天然氣工業(yè)的發(fā)展奠定了堅實(shí)的基礎。
 
  能源交替更換的外部原因為天然氣是一種高效、清潔的燃料和優(yōu)質(zhì)化工原料,它極大地吸引著(zhù)用戶(hù)。城市環(huán)境的急劇惡化是推動(dòng)能源結構變革的*大動(dòng)力。汽車(chē)尾氣排放已到了忍無(wú)可忍的地步,城市酸雨的頻繁發(fā)生告誡人們再也不能維持原有的能源結構了。
 
  我國是天然氣資源豐富的大國,據評價(jià),天然氣遠景儲量達38萬(wàn)億立方米,目前已探明儲量就有1.6萬(wàn)億立主米。但長(cháng)期以來(lái)天然氣工業(yè)的發(fā)展卻嚴重滯后,至今年產(chǎn)量不過(guò)200多億立方米,僅占能源消費結構的2%,(而世界為20%以上),這種情況與天然氣資源大國極不相稱(chēng)。近來(lái)政府非常重視天然氣工業(yè)的發(fā)展,在政策上作出重大決策,“西氣東輸”的啟動(dòng)拉開(kāi)了我國能源結構重大調整的帷幕。城市是天然氣使用的*終用戶(hù),在城市用戶(hù)中既有工業(yè)企業(yè),又有城市公用產(chǎn)業(yè),它是一個(gè)龐雜的用戶(hù)群。在天然氣使用中必須解決一個(gè)重要問(wèn)題,它就是需要提供適應社會(huì )主義市場(chǎng)經(jīng)濟要求的天然氣流量計量系統。流量計量既是天然氣供需雙方貿易結算的依據,亦是生產(chǎn)部門(mén)用氣效率的主要技術(shù)指標。在企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理中流量計量是一項日常進(jìn)行的、重要的技術(shù)基礎工作。準確的流量計量可以適時(shí)改進(jìn)生產(chǎn)工藝,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低產(chǎn)品成本,確保安全生產(chǎn),合理經(jīng)營(yíng)管理以及提高經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
 
  現在大家已經(jīng)認識到壓縮天然氣作為車(chē)用燃料和城市企業(yè)及公用事業(yè)。以氣代煤作為基本燃料是改善城市環(huán)境質(zhì)量的根本措施。這些部門(mén)都需要適合用戶(hù)要求的流量計量?jì)x表。由于用戶(hù)極其龐雜,對流量?jì)x表的要求多種多樣,流量計產(chǎn)品多樣化是必然趨勢。隨之而來(lái)是如何在如此多樣類(lèi)型的流量計中選用合適的儀表這一問(wèn)題。城市用天然氣流量計與長(cháng)輸管線(xiàn)用于貿易結算的天然氣流量計有不同的要求,它需要解決的測量對象大致為低壓(1.6MPa以下)、中小流量(DN200以下)、安裝條件差(直管段長(cháng)度不足)、管理維護力量薄弱、功能簡(jiǎn)明易懂、操作方便、免維護、價(jià)格適中等等。為滿(mǎn)足上述要求,盡管已有許多成熟的儀表,要滿(mǎn)足用戶(hù)的要求仍然需要進(jìn)行大量的開(kāi)發(fā)工作,“適應市場(chǎng),永遠努力”應該是生產(chǎn)廠(chǎng)的座右銘。
 
  二.天然氣流量計簡(jiǎn)介
 
  已經(jīng)使用或即將投用的流量計大致有以下種類(lèi):差壓式流量計、渦輪流量計、流體振動(dòng)流量計、容積式流量計、超聲流量計、靶式流量計和科氏質(zhì)量流量計等。
 
  1.差壓式流量計:包括檢測件為標準節流裝置和均速管等。它是應用歷史悠久,實(shí)踐經(jīng)驗豐富成熟,標準規范完善(均速管除外),品種規格齊全的一類(lèi)流量計,廿十世紀50年代以前它可能是**的天然氣流量計。它有許多不足之處:如測量精度一般,現場(chǎng)安裝條件要求高,壓損大,范圍度窄等等;針對上述不足,近年國內生產(chǎn)廠(chǎng)推出一系列改進(jìn)辦法,如一體式差壓流量計、定值節流件、可換孔板節流裝置、采用標準噴嘴等等,再加80年代以后差壓式流量計的兩個(gè)組成部分:差壓變送器和流量顯示儀有突出的進(jìn)展,估計今后此類(lèi)流量計仍將占據重要的地位。
 
  2.渦輪流量計:在歐洲和美國渦輪流量計是繼孔板流量計之后的第二個(gè)法定天然氣流量計,已經(jīng)發(fā)展為多品種、全系列,多規格,批量生產(chǎn)規模的天然氣流量計。標準規范亦十分完備,但亦有不足之處:對測量介質(zhì)潔凈度要求較高,使用期限受到限制。不過(guò)據國外使用部門(mén)稱(chēng):曾對240臺使用8~15年的流量計進(jìn)行周期檢定,發(fā)現儀表準確度的偏移仍在規定范圍內。另外,采用一種高效整流作用的整流器與渦輪流量傳感器耦合成結構一體化的氣體渦輪流量計,在上游側阻流件為彎頭或有半開(kāi)截止閥條件下,只需要2D直管段長(cháng)度,對于城市用安裝空間窄小的,它是很突出的特點(diǎn)。
 
  3.振動(dòng)流量計:此類(lèi)流量計有二種類(lèi)型:渦街流量計和旋進(jìn)(旋渦進(jìn)動(dòng))流量計。
 
  渦街流量計具有許多特點(diǎn),如輸出脈沖頻率信號,信號與流量為線(xiàn)性關(guān)系,便于總量計量,范圍度寬,壓損小,無(wú)可動(dòng)部件,結構簡(jiǎn)單,便于安裝維護等,不足之處為對流場(chǎng)規則性要求較高,需有較長(cháng)直管段,應力式對管道機械振動(dòng)敏感,不宜使用于強振動(dòng)場(chǎng)所。多年實(shí)踐證明,渦街流量計選型(合適的測量范圍)至關(guān)重要,安裝要求應特別注意,有時(shí)現場(chǎng)適當調整是必要的,這些都是提高使用效果的關(guān)鍵所在。
 
  旋進(jìn)流量計的特點(diǎn)與渦街基本相同,只是有兩點(diǎn)區別:流量計壓損大得多和較短的直管段長(cháng)度要求。生產(chǎn)廠(chǎng)推出直讀式(現場(chǎng)顯示)流量計受到用戶(hù)歡迎,順便提一下,所有城市用天然氣皆應該發(fā)展直讀式現場(chǎng)顯示流量計,它應作為基本品種之一,是一種以總量計量為主的儀表。
 
  4.容積式流量計:包括腰輪流量計、膜式流量計(家用煤氣表)等。它是使用歷史悠久,用量巨大的天然氣流量計,有完備的標準規范。精度適中,范圍度特寬(150:1),適于中小流量范圍,直讀式,無(wú)需外能源及無(wú)需直管段等等。
 
  5.超聲流量計
 
  廿世紀90年代氣體超聲流量計開(kāi)始在天然氣工業(yè)中應用,它以其優(yōu)異的特性引起國際上很大重視,成為繼孔板、渦街之后的一類(lèi)重要的天然氣流量計。它的特點(diǎn)為:精度高,范圍度極寬,可適應極低流速(0.5m/s以下),安裝直管段長(cháng)度短(采用多聲道品種)等。目前不足之處:只適用于中大口徑,價(jià)格貴等。
 
  6.靶式流量計
 
  新型靶式流量計采用應變計式力傳感器,具有許多優(yōu)異特性。如精度高(總量計量可達±0.5%~±0.1%),范圍度寬(10:1),適用中小口徑(DN15以上),無(wú)可動(dòng)部件,結構簡(jiǎn)單,維護方便,以及可實(shí)行干校驗(掛重法)簡(jiǎn)化周期檢定等。
 
  7.科氏質(zhì)量流量計
 
  壓縮天然氣作為車(chē)用燃料的推廣使用必須解決汽車(chē)加氣站的計量問(wèn)題??剖腺|(zhì)量流量計在液體中的成功應用促使人們希望推廣到氣體中去,但是遇到一個(gè)難題為氣體密度低,不能適應儀表特性要`求。高壓天然氣使氣體密度大幅提高恰好滿(mǎn)足了這個(gè)要求。
 
  三.天然氣流量計的選用
 
  面對如此眾多品種的天然氣流量計,對于一般用戶(hù)選型成了一個(gè)難題。如何科學(xué)地、客觀(guān)地選出*佳流量計是需要關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。我們認為選型應當遵循適當的規則,盡量避免廠(chǎng)商的誤導宣傳,為自己找到一種恰到好處的流量計,它就是自己的理想流量計。
 
  選型可按五個(gè)方面進(jìn)行:儀表性能方面、流體特性方面、安裝條件方面、環(huán)境條件方面和經(jīng)濟因素方面。各方面的考慮因素如下:
 
  1.儀表性能方面:精確度、重復性、線(xiàn)性度、范圍度、壓力損失、上下限流量、信號輸出特性、響應時(shí)間等;
 
  2.流體特性方面:流體壓力、溫度、密度、粘度、潤滑性、化學(xué)性質(zhì)、磨損、腐蝕、結垢、臟污、氣體壓縮系數、等熵指數、比熱容、電導率、聲速、混相流、脈動(dòng)流等;
 
  3.安裝條件方面:管道布置方向、流動(dòng)方向、上下游管道長(cháng)度、管道口徑、維護空間、管道振動(dòng)、接地、電源、輔屬設備(過(guò)濾、排污)、防爆等;
 
  4.環(huán)境條件方面:環(huán)境溫度、濕度、安全性、電磁干擾等;
 
  5.經(jīng)濟因素方面:購置費、安裝費、維修費、校驗費、使用壽命、運行費(能耗)、備品備件等。
 
  選型步驟如下:
 
  1.依據五個(gè)方面因素初選可用儀表類(lèi)型;
 
  2.采用淘汰法在比較中選出2-3種類(lèi)型,排出次序;
 
  3.再次按五個(gè)方面進(jìn)行仔細評比,*后淘汰至一種儀表類(lèi)型。
 
  選型能否成功很大程度上取決于選型人員對儀表性能質(zhì)量和測量對象特性的確切了解。對于儀表性能質(zhì)量方面應特別注意廠(chǎng)商的虛假宣傳及誤導成分。測量對象的確切了解非常重要,并非用戶(hù)對自己的測量對象都有準確了解,許多選型的失敗就是因為提供參數不準確所致。有些對象特性是需要經(jīng)過(guò)深入調查才能搞清楚的。
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