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渦街流量計(jì)在天然氣流量測(cè)量中的應(yīng)用

來源:金湖創(chuàng)銘儀表有限公司   2015年03月05日 14:02  

     天然氣流量計(jì)一般選擇智能式渦街流量計(jì)。具有測(cè)量精度高、量程寬、功耗低、安裝方便、操作簡(jiǎn)單、壓力損失小等優(yōu)點(diǎn),可測(cè)量工況體積流量或標(biāo)準(zhǔn)體積流量(一體化智能溫度、壓力補(bǔ)償),根據(jù)用戶需要,可附帶脈沖或4~20mADC 電流輸出功能。是目前比較理想的天然氣計(jì)量?jī)x表。

     天然氣是以甲烷(CH4)為主的多種氣體組成的混合氣體,具有易燃、高熱值、便于傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。是我國重要的能源之一。由于天然氣直接通過管道傳輸給用戶,那么它的流量計(jì)量就顯得特別重要。天然氣流量一般采用差壓式方法進(jìn)行測(cè)量,其測(cè)量原理依據(jù)國標(biāo)GB/T2624-93,石油天然氣總公司為了規(guī)范天然氣流量測(cè)量,于83 年頒布了SYL04-83《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)于L 板計(jì)量法》、96 年又頒布了SY/T6143-1996《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》,為了天然氣流量測(cè)量準(zhǔn)確性提供了可靠標(biāo)準(zhǔn)。近年來,各油、氣田除了繼續(xù)應(yīng)用差壓式儀表測(cè)量天然氣流量外,還越來越重視應(yīng)用渦街流量計(jì)測(cè)量天然氣流量。
     渦街流量計(jì)測(cè)量天然氣流量的原理是:當(dāng)介質(zhì)流速足夠大時(shí),安裝在管道中渦街流量計(jì)的漩渦發(fā)生體(即三棱柱)兩側(cè)便會(huì)交替產(chǎn)生漩渦。并逐漸增大,從發(fā)生體分離后向下游流動(dòng),形成列漩渦系列- 即渦街,這一過程稱為漩渦的剝離,如圖1.漩渦剝離的頻率在一定的流速范圍內(nèi),與介質(zhì)流速成線性關(guān)系,且這一關(guān)系不受流體的密度、粘度、壓力、溫度的影響。漩渦剝離頻率與流速的關(guān)系為:【詳情公式計(jì)算原理 見文章底部的圖片】



    流速信號(hào)中存在大量的噪音干擾信號(hào),由管道振動(dòng)、外界振動(dòng)引起的干擾信號(hào),還有50 Hz 交流電的干擾信號(hào),真正的現(xiàn)場(chǎng)存在的干擾要比這些強(qiáng)得多,也就是使用捕捉數(shù)字脈沖的檢測(cè)方式不能檢測(cè)出低流速下的信號(hào),這些信號(hào)都對(duì)流速的測(cè)量,特別是低流速的測(cè)量產(chǎn)生很壞的影響。所以必須對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行處理。從數(shù)字濾波前后的流速信號(hào)波形對(duì)比可以看出,濾波后的波形要平滑的多,也就是將大部分的噪音信號(hào)去除了,這樣就可以方便進(jìn)行計(jì)算,得出流速值。從數(shù)字濾波后的波形圖可以看出,IIR 濾波和FIR 濾波都能夠達(dá)到不錯(cuò)的效果,都可以完成流速信號(hào)的檢測(cè),可以根據(jù)它們的適用場(chǎng)合和適用條件不同,決定選用具體的濾波方法,達(dá)到檢測(cè)流速信號(hào)的*效果。


     從公式(9)可以看出溫度、壓力對(duì)流量有很大影響,所以系統(tǒng)上應(yīng)加上溫、壓補(bǔ)償。如圖2.以上為渦街流量計(jì)測(cè)量天然氣流量的計(jì)算公式推導(dǎo),但在測(cè)量中還應(yīng)注意以下事項(xiàng):
1. 渦街流量計(jì)傳感器形式很多,有熱敏式、磁敏式差變電容式、壓電應(yīng)力式、壓電應(yīng)變式等。經(jīng)試驗(yàn),這幾種形式中壓電應(yīng)變式、差變電容式抗臟、抗振性能較好、較適用。經(jīng)凈化處理的天然氣,磁敏式也可采用。
2.渦街流量計(jì)是速度式儀表,在天然氣流量測(cè)量時(shí)應(yīng)安裝足夠長的測(cè)量管以保證測(cè)量精度,具體長度可見有關(guān)流量計(jì)使用說明書。當(dāng)直管段長度不夠時(shí),也可安裝整流器以縮短測(cè)量管長度。

從上面敘述可以清楚看到應(yīng)用渦街流量計(jì)測(cè)量天然氣,計(jì)算十分方便,安裝時(shí)也不用敷設(shè)差壓引壓管,使安裝也變得十分容易。應(yīng)用中對(duì)天然氣的組分分析也不用十分嚴(yán)格。(從公式(9)能看出)。其量程比也比差壓式大些,壓損又比差壓式小,所以,渦街流量計(jì)在天然氣流量測(cè)量領(lǐng)域中,定能得到廣泛應(yīng)用

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