质量流量计在天然气计量的应用问题
  

摘 要:在分析天然气计量的发展基础上,对比了几种不同的质量流量计的应用问题,重点论述了质量流量计在天然气计量中的应用以及注意问题,希望对于今后的质量流量计在天然气计量的应用具有一定帮助。

关键字:质量流量计 天然气计量 应用范围 注意事项


当前,科学技术水平在新世纪发展不断地提高,在此背景下,人们对于资源的利用方式也在呈现出不断的变化特点。天然气资源具有高效性、清洁性,已经广泛地应用于人们生活的各个方面,对于人们生活质量的提升具有重要作用,但是,考虑到人们对于资源的掠去性十分强大,我们正在面临着能源资源不断缩小的问题。所以,要想解决上述问题,就应该有效节约、合理利用资源,也应该采用必要的有效措施。对于天然气来说,通过精确计量手段,能够保证天然气浪费现场的有效减少。

1 天然气计量的发展概述

纵观天然气计量的发展,主要的发展方向表现在以下几个方面,值得进一步思考。

第一,在进行天然气计量过程中,正在由传统的单参数静态检测方式转变为多参数的动态检测方式。在科学技术不断发展的背景下,动态多参数检测更能有效保证天然气计量的准确性,能够更好地保证满足社会发展的需要,有效保证发展方式的快速转变。

第二,在进行天然气计量过程中,正在超着计量方式的远程化、自动化方向发展,随着不断改进的天然气计量方式,必将有效推动天然气计量科技水平,体现出较强的智能化、远程化以及自动化的发展特点,也是目前的天然气计量先进性的最为主要的表现形式,保证科技生产力在天然气计量发展进程中的作用。

第三,多元化仪表类型的快速发展则是天然气计量发展的必然趋势。传统的天然气计量中的流量仪表具有结构单一、形式简单的特点。但是,随着针对流量计量工作进一步深化研究,可以看出,不同的工矿环境决定了具有不同功能的不同的流量计的相应的适用范围。所以,在各个不同领域中的天然气计量工作涉及到多元仪表类型的更新换代。

第四,在进行天然气计量过程中,偏重于原有的单一化数据管理问题向系统化发展的转变。结合计算机信息技术的发展,能够有效进行天然气流量计量的数据管理工作,并具备较好的应用环境,实现大批量的数据存储功能,保证能够有效对于多个时间段的数据进行有效的分析、测量和管理工作,这种天然气的数据管理的转变,能够有效在各个环节进行全过程的动态的科学管理。

2 几种不同的质量流量计分析

在不断提高的科学技术水平的背景下,针对天然气计量中出现的计量问题,不同的工况环境所使用的流量计也具有较大的不同,这里主要针对常用的不同质量流量计进行优缺点、工作原理以及适用性方面的分析。

2.1 科氏力质量流量计

对于科氏力质量流量计来说,主要是利用科里奥利力原理,能够有效对于封闭管道内流体质量流量进行准确直接测量一种测量仪表。其工作原理也是科里奥利力原理,就是根据流体在封闭管道内的流动特点,即保持直线运动也处于旋转运动中,则会产生正比于质量流量的科氏力,根据此所制造相应的计量仪表。

其优点主要包括以下几个方面:一是具有比较高的量程,一般情况能够达到20:1到50:1的范围内,部分仪表量程能够在100:1以上;二是能够有效进行流量的直接测量,具有较高的计量准确性,以及较好的稳定程度;三是能够使用范围比较广的介质,适用于脏污天然气的计量工作;四是,能够有效进行相应的维护和清洁工作,保证使用寿命的进一步增加;五是,尤其适用于进行贸易交接计量的过程控制情况下。

其缺陷主要包括以下几个方面:一是具有较弱的抗干扰能力,需要进行固定安装;二是只能进行密度较高的天然气的测量工作;三是具有较大的重量和体积,并具有较大的压力损失;四是仅适用于测量小管径流量;五是,具有比较昂贵的价格。

2.2 热式质量流量计

对于热式质量流量计来说,主要是通过流体流过外热源进行管道的加热,这时,流体质量流量的测量则是通过所产生的温度场变化来进行描述,或者,利用流体加热过程,在达到某一温度过程中,温度上升所需要的能量和流体质量之间存在的对应关系,来进行流体质量流量的测量而研制的一种流量仪表。

其工作原理如下:气体流量的计量过程则是通过气体流经流量计内加热元件的相应的冷却效应来进行计量。一般来说,有两个热阻元件存在于气体通过的测量段内,一个主要实现加热器的作用,另外一个进行有效的温度检测。在这样的情况下,气体温度则是由温度传感元件进行检测,应该保证被测气体温度和加热空间存在一个恒定的温度差,这点则是通过加热器对于电流改变所实现。如果出现增加的气流速问题,则具有比较大的冷却效应,则应该保证具有较大的热电阻间恒温的电流。这种热传递应该正比于气体质量流量,通过有效的供给电流和气质质量流量的一一有效对应函数关系,能够有效表征气体的流量。

其所具备的优点包括以下几个方面:一是,热式质量流量计的压力损失很小,没有活动部件,热分布式仪表没有阻流件;二是,热式质量流量计能够有效针对低流速(气体0.02~2m/s)微小流量进行测量;三是,针对CO、O2、N2、NO、H2等接近理想气体的双原子气体,利用热分布式仪表获得较好效果,并不用进行专门的标定工作,直接可以进行空气标定的仪表;四是,热式质量流量计具有较为可靠的使用性能,相比于推导式质量流量仪表,并不需要温度压力感器以及相关的涉及到计算单位等,仅需要流量传感器组成就能完成测量工作,组成结构简单,不容易出现故障概率。

其存在的缺点主要包括以下几个方面:一是,仅适用于小流量情况,因为仪表则会造成被测气体带来一定热量;二是,热式质量流量计具有较慢的响应速度;三是,对于脉动流的使用具有一定的限制;四是,对于被测量气体组分变化较大的情况来说,考虑到具有cp值和热导率的变化影响,则会产生测量值的波动情况,产生一定的误差。

2.3 MEMS质量流量计

对于MEMS质量流量计来说,也称为微机械电子系统,则是通过热式质量流量传感器芯片的作用,能够依据气体流动所造成的热场变化,进行相应的气体流量情况。其工作原理如下,类似于传统的热式质量流量计,在测量过程中,流体的质量流量则与流过传感器时所带走的热量相对应,不同之处则是经过传感器所测得的流量,并没有和压力、温度的相关性。

其优点主要包括以下几个方面:一是,具有较高的灵敏度,存在较小的始动流量;二是,量程比较大,能够实现100:1;三是,并不存在可动部件;四是,具有较小的损失压力,质量比较轻;五是,零点稳定性能好,具有极短的相应时间。

3 质量流量计在天然气计量中的应用探讨

上述可以看到质量流量计具有一定的优势之外,还具有一些不足指出,比如,具有比较高的造价问题,比较大的压力损失,并不适合进行大管径流量监测工作,对于天然气的长管道应用中难以进行应用,能用于比较脏的天然气情况,以及DN小于200的小管径管道情况。对于长输管道的天然气计量来说,主要采用的仪表包括超声波流量计、涡轮流量计等。

另外,利用质量流量计能够体现出在燃驱压气站自耗气的流量计量中的作用。考虑到站内供气存在频繁的启停操作,会造成波动范围比较大流量情况,一般为5—20000Nm/h,这样容易造成流量计的较大冲击,在现有水平情况下,不能进行有效的准确计量。

对于量程比较宽的质量流量计来说,其检测管并没有有效的可动部件,并没有存在阻碍流体流动的部件,一般来说,比较适用于进行计量自耗气流量的情况。

对于液化的天然气来说,体积变得很小,仅为同标准下气体体积的1/600,这样有利于进行运输。相似于石油产品,液化后的天然气自身并没有很好的润滑性,在计量流量过程中,如果采用容积式流量计或者涡轮流量计,则会存在腔壁、轴承的严重磨损问题,导致出现使用寿命严重不足。质量流量计没有可动部件,也就没有相应上述的润滑问题,保证使用寿命的有效增加。另外,交接质量能够有效通过质量流量计进行直接测量,一般情况下,在国内交接液化天然气的单位为吨,这样能够有效方便进行计量。由于在石油计量方面,质量流量计具有较为成熟的应用,考虑到液化态天然气和石油具有相似性质,可以进行有效借鉴,保证质量流量计在石油计量中具有有效应用。

4 应用注意事项探讨

首先,考虑到天然气密度小的特点,为了有效保障进行测量的准确度,在选择质量计结构时,应该选择相同质量变化情况下的表现更为明显的结构。这里一般则是利用U型质量计量计能够获得更加的效果。其次,对于操作压力增高的质量流量计来说,考虑到具体的测量管的变化情况,则会出现一个负向偏差,对于比较大的压力情况下,则不能忽略这一偏差问题,这种情况下,则应该进行压力补偿处理,可以通过增设压力变送器来实现。最后,在进行检定质量流量计的过程中,应该选择常见的液体标准装置为鉴定的基础,有效避免出现仅有的部分专业检定结构进行国内天然气质量流量计的检定工作,这样能够有效降低检定成本。

5 结论

由于天然气的应用范围日趋广泛,相应的关于天然气的计量方面的标准和技术也在呈现出一定的改进,但是,考虑到具体的操作环境以及客观条件的限制,在选择计量设备、计量方式过程中,还存在诸多问题。所以,通过积极引进并吸收国外先进的计量技术,保证我国的计量体系得到进一步的完善,使得天然气浪费问题得到有效避免。

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