旋進(jìn)旋渦流量計(jì)取壓方式對(duì)檢定結(jié)果的影響及改進(jìn)措施

摘 要

摘要：為了了解表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式對(duì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)檢定結(jié)果的影響，比較了不同口徑、不同生產(chǎn)廠家的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差
摘要：為了了解表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式對(duì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)檢定結(jié)果的影響，比較了不同口徑、不同生產(chǎn)廠家的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差，分析了不同流量點(diǎn)下的誤差關(guān)系。結(jié)果表明：①旋進(jìn)旋渦流量計(jì)型號(hào)一定的情況下，用表體取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較好，用管道取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較差；②流量測(cè)點(diǎn)相同的情況下，表體取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較小，管道取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較大；③兩種取壓方式引起的誤差隨著流量的增大而逐漸增大，在流量為2900m3/h時(shí)兩者相差近6.2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)，因此，在旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的檢定過(guò)程中，應(yīng)避免在流量計(jì)表體取壓孔以外的地方取壓進(jìn)行檢定。同時(shí)還提出了避免旋進(jìn)旋渦流量計(jì)取壓孔堵塞的改進(jìn)措施：改進(jìn)流量計(jì)結(jié)構(gòu)、安裝過(guò)濾裝置、涂抹潤(rùn)滑油和設(shè)置取壓無(wú)效報(bào)警。
關(guān)鍵詞：旋進(jìn)旋渦流量計(jì)；取壓孔；堵塞；檢定；流量；誤差；改井措施
    隨著我國(guó)天然氣工業(yè)的發(fā)展，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)作為一種高精度的氣體流量計(jì)量?jī)x表，被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于天然氣計(jì)量[1]。在旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的使用過(guò)程中，為了保證其計(jì)量的準(zhǔn)確性和可靠性，必須按照檢定規(guī)程對(duì)其進(jìn)行檢定(檢定周期一般為2年)[2]，檢定時(shí)要從表體取壓孔取壓進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算。但在實(shí)際生產(chǎn)計(jì)量中往往由于所計(jì)量的天然氣成分不純，通常會(huì)夾雜一些雜質(zhì)(如油污、沙礫等)，容易造成流量計(jì)取壓孔的堵塞和腐蝕，致使檢定過(guò)程中取壓工作無(wú)法正常進(jìn)行，因此，有的檢定員就直接從管道取壓孔取壓或不取壓，這到底對(duì)流量計(jì)的檢定結(jié)果有沒(méi)有影響?筆者利用試驗(yàn)的方法，比較了在流量計(jì)表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定了流量計(jì)在兩種取壓方式下的計(jì)量誤差，為旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的檢定工作提供了參考。
1 流量計(jì)工作原理及數(shù)據(jù)處理
1.1 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的工作原理
圖1為旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)流體通過(guò)由螺旋形葉片組成的旋渦發(fā)生器后，流體被迫繞著發(fā)生器劇烈旋轉(zhuǎn)，形成旋渦。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí)，旋渦流受到回流的作用，開(kāi)始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象[3～4]。該進(jìn)動(dòng)頻率與流量大小成正比，不受流體的物理性質(zhì)及密度的影響。檢測(cè)元件測(cè)得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)頻率，通過(guò)計(jì)算就可得到流量值，且所測(cè)流量值能在較寬的范圍內(nèi)獲得良好的線性度。流量計(jì)算式為[5]：
 qv=f/K        (1)
式中qv為體積流量，m3/s；f為旋渦頻率，Hz；K為流量?jī)x表系數(shù)，m。
 

   旋進(jìn)旋渦流量計(jì)檢定過(guò)程中使用的取壓孔在表體的下部或側(cè)部。為了弄清楚取壓方式對(duì)流量計(jì)檢定準(zhǔn)確度的影響，分別在流量計(jì)表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下進(jìn)行了流量計(jì)檢定試驗(yàn)。
1.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
   試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)裝置為負(fù)壓法臨界流音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，其準(zhǔn)確度等級(jí)為0.3級(jí)，可以滿足一般準(zhǔn)確度等級(jí)為1.5級(jí)的天然氣流量計(jì)的檢定要求，檢定依據(jù)為JJG 198—1994速度式流量計(jì)檢定規(guī)程。試驗(yàn)以不同廠家、不同口徑的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)為例，對(duì)采用表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓方式下不同流量點(diǎn)的流量計(jì)誤差進(jìn)行比較。
以使用廣泛的LUYBⅡ31—DN1008旋進(jìn)旋渦流量計(jì)為例，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為60s，標(biāo)準(zhǔn)裝置的滯止平均溫度為28.9℃，空間平均濕度為30%，流量計(jì)的平均溫度為28.3℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計(jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表1、2所示。
 

   由表1、2得到LUYBⅡ31—DN1008旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差曲線如圖2所示。

   以某公司生產(chǎn)的TDS200BT旋進(jìn)旋渦流量計(jì)為例，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為60s，標(biāo)準(zhǔn)裝置的滯止平均溫度為29.7℃，空間平均濕度為42%，流量計(jì)的平均溫度為29.3℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計(jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表3、4所示。兩種取壓方式下的流量計(jì)相對(duì)誤差曲線如圖3所示。

 

    表1～4中的儀表系數(shù)計(jì)算方法參見(jiàn)JJG 198—1994速度式流量計(jì)檢定規(guī)程。流量計(jì)相對(duì)誤差的計(jì)算公式為[5]：
 
式中E為流量計(jì)相對(duì)誤差，%；Ki為檢定過(guò)程中計(jì)算得出的儀表系數(shù)，m-3；K0為原始狀態(tài)的儀表系數(shù)，m-3。
2 取壓方式的影響分析
    從以上數(shù)據(jù)表和曲線圖中可以看出：旋進(jìn)旋渦流量計(jì)型號(hào)一定的情況下，用表體取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較好，用管道取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較差；流量測(cè)點(diǎn)相同的情況下，表體取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較小，管道取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較大；兩種取壓方式引起的誤差隨著流量的增大而逐漸增大，在流量為2900m3/h時(shí)兩者相差近6.2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)。所以，在旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的檢定過(guò)程中，應(yīng)避免在流量計(jì)表體取壓孔以外的地方取壓進(jìn)行檢定。
3 流量計(jì)使用改進(jìn)措施
綜上所述，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在檢定過(guò)程中，管道取壓孔取壓方式對(duì)流量計(jì)檢定結(jié)果的影響較大。為了保證旋進(jìn)旋渦流量計(jì)檢定工作的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和公正性，避免由于流量計(jì)表體取壓孔堵塞而導(dǎo)致檢定員在管道取壓孔取壓對(duì)流量計(jì)進(jìn)行檢定，提出以下改進(jìn)措施。
    1) 建議旋進(jìn)旋渦流量計(jì)生產(chǎn)廠家在不影響流量計(jì)性能的前提下，適當(dāng)改進(jìn)流量計(jì)的結(jié)構(gòu)，比如可以提高取壓孔的位置，避免其被雜物堵塞。
    2) 用戶在使用現(xiàn)場(chǎng)可在旋進(jìn)旋渦流量計(jì)前端安裝過(guò)濾裝置，將雜物濾除掉。
    3) 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)出廠時(shí)將取壓孔外部螺絲涂抹潤(rùn)滑油，同時(shí)將取壓孔內(nèi)部用橡皮塞堵上，防止雜物堵塞和取壓孔生銹。
    4) 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)檢定過(guò)程中，如果點(diǎn)流量變化較大，而流量計(jì)壓力變化不明顯時(shí)，檢定系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置取壓無(wú)效報(bào)警，以提示檢定人員采取相應(yīng)補(bǔ)救措施。
參考文獻(xiàn)
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(本文作者：李高峰1 王宏偉1 朱梅松2 劉燦1 靳小蘋1 1.中國(guó)石化勝利油田分公司技術(shù)檢測(cè)中心流量檢定站；2.西南石油大學(xué))