影响天然气旋进旋涡流量计准确因素的探讨

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随着天然气产业的迅速发展，天然气流量仪表呈现出多元化的发展趋势。其中旋进旋涡流量计以其量程宽、操作简单、安装方便的优势，在小流量天然气贸易计量中得到了广泛的应用。而在天然气站场的实际应用过程中，由于现场工况条件复杂，-些因素会直接影响计量的准确，从而导致计量争议和纠纷的产生。为实现计量的准确 ，保证天然气贸易双方的利益，就必须对影响旋进旋涡流量计准确的因素进行研究分析，提出应对措施。

1 工作原理当沿着管道轴向流动的气体进入流量计人口时，旋涡发生体强制使气流产生旋涡流，旋涡流旋转前进，到达收缩段时，由于节流使旋涡流加速，当旋涡流再进入扩张段后，因回流作用产生二次旋涡流，此时的旋涡流的旋转频率与气体流速成正比。流量传感器检测到二次旋涡流的频率，通过放大整形后转换为与流速成正比的脉冲信号，再与压力传感器和温度传感器检测出的信号通过流量积算仪计算得到气体的压力、温度、瞬时流量、累积流量等数据。

2 影响因素分析及应对措施通过现场的实际应用，影响旋进旋涡流量计准确的主要因素有：流量计线性的原因、天然气中固液杂质影响、设计不合理、安装 (施工)不规范。

2.1 流量计线性的原因(1)影响因素分析旋进旋涡流量计的线性是构成计量误差的主要因图 1 旋进旋涡流量计工作原理示意图素，是影响其计量准确的重要原因。

旋进旋涡流量计的检定方法L2 (JJG 198-1994《速度式流量计检定规程》)：检测出流量计各检定点(g i ，0.Or7g-，0.15q ，0.25g-，0.4g ，0.7q ，q )的频率信号 ，根据公式：·乏· Zn·f (1)式中：g 为标准状态下的体积量，m ；f为旋进旋涡流量计的频率，Hz；K为旋进旋涡流量计的系数；P为介质压力 (表压)，kPa；P 为当地大气压，kPa；P 为标准大气压 (101.325kPa)，kPa； 为介质绝对温度 (273.15t)K，K； 为标准状态下绝对温度 (293.15K)，K；Z Z 分别为标况和工况下的压缩系数。

可得 ：K P ·乏·象·尝 z g- - 求得各检定点的系数 Ki (i1， 2， 3，4， 5，6，[收稿日期]2013-03-03[作者简介]李 杰 (1972-)，男，重庆万州人，工程师，毕业于中国石油大学，现从事天然气集输管理和集输技术工作。

工业计量 2013年第23卷第4期 .53·如图2)，找出最大值 (Ki) 和最小值 (Ki) 根据公式：K (3)求得平均系数K (如图2)。

FLOW MEASUREMENT体积流量Q/In 廿图2 旋进旋涡流量计系数关系图K与K 的-致程度称为流量计线性度。

从图2中可以看出，由于流量计的线性原因的影响，平均系数 K与各流量点的实际系数 、 、 、、 、 并不-致，使用平均系数 K参与流量计算，必然会对流量计的准确度造成影响 J。

(2)应对措施旋进旋涡流量计线性原因引起的计量误差不可避免，但可以通过误差分段修正功能减少计量误差，提高流量测量的准确度。误差分段修正功能是指应用各流量点系数对流量计分段进行修正，使流量计算模型更好地接近实际流量曲线，从而减小线性因素对流量测量准确度的影响。

2.2 天然气中固液杂质的影响(1)影响因素分析未经处理分离的天然气 (伴生气、气井气)中含有大量的杂质--油、水、固体颗粒等，使用旋进旋涡流量计测量此类气质天然气流量时，会受到杂质的影响，导致计量失真。

① 混合的杂质粘附在旋涡发生器上，使旋涡发生器结垢厚度增加、叶片与来流之间夹角发生变化，经过旋涡发生器产生的旋涡流旋转频率变大，这时所测得的流量就会偏高于真实流量，经现场实际证明，最大可比真实值偏高6%左右；② 含重组分的天然气，流经旋进旋涡流量计时，由于流量计内部阻流件的节流作用，会凝析出大量的油水液体，使测量管径发生变化，直接影响流量测量的准确；③ 压力传感器取压I：I被异物堵塞，压力传感器. 54 ·不能准确地测量真实压力，进而不能正确的对流量结果进行补偿修正，影响最终流量值的准确。

(2)应对措施① 在旋进旋涡流量计之前，加装分离器、过滤器等设备设施，对天然气进行脱水脱杂质处理，保证天然气满足旋进旋涡流量计的测量条件；② 根据气质脏污情况，确定流量计清洗周期，定期清洗，保证旋进旋涡流量计的计量准确；③ 流量计设计安装时，直管段水平位置应高于上下游输气管道，同时应在易积液部位安装排污排液装置，定期排污，避免积液影响正常计量。

2.3 设计不规范(1)影响因素分析① 选型不合适。部分用气企业流量波动较大，如果仪表选型考虑不够全面，往往会出现小流量漏失或者大流量超线运行的现象。

② 站场流程设计未考虑压缩机等大型设备产生的振动干扰对流量计的影响，未设计消减措施。振动产生干扰信号叠加到流量频率信号，被流量计检测元件识别并计算，其流量测量值就会高于流量真实值。

③ 流量调节阀、压力调节阀等扰流设备易产生脉动流和漩涡流，如设计安装在流量计的上游，流量计检测出的漩涡频率增高，所测流量比真实值偏大。

(2)应对措施① 合理选型，对照技术参数要求 (最大流量、最小流量、常用流量、压力范围等)，结合流量计的技术指标，确定流量计的型号。

② 设计时，应注意流量计与上游设备的距离，避免与上游压缩机等产生振动设备距离过近，无法避免时应考虑消减措施，如管线埋地消减振动传导。

③ 调节流量、压力等装置应设计在流量计的下游。如必须安装在流量计上游，可采扔缓冲罐、延长直管段长度等措施消减脉动流和漩涡流。

2.4 施工安装原因(1)影响因素分析① 旋进旋涡流量计安装方向错误--上下游安装反向，反向安装使旋涡发生器置于流量计的下游，产生的旋涡频率就会降低，从而导致所测流量偏低。

② 直管段长度不符合要求。部分天然气站场由于空间位置的限制，直管段长度达不到 SY/T 6658-2006《用旋进旋涡流量计测量天然气流量》中规定的要求：前直管道 10D，后直管段5D。直管段过短使流体流态不能得到充分的发展，流体中存在着畸形流和(下转第78页)Industrial Measurement 2013 V01.23 No.4 量 董 FORUM OF METROL0GlCAL WORKERS20o。

- 二：V V： ---U平均CL值-- CLl图 1 平均值控制图. I 平均值 cL UCL LCLI- . . . / - V1 3 5 7 9 l1 l3 l5 l7 l9 2l 23 25图2 极差控制图6 测量过程异常的判断准则控制图异常主要表现形式可以分为测量点超出控制界限和测量点分布不随机。现行的国际标准 (ISO8258：1991)和国家标准 (GB/T 4091-2001)总结了常见的测量过程异常的8种分布模式，从而给出了对应的8种异常判据。

如果平均值控制图出现异常，则表明测量过程受到不受控的系统效应的影响。而若极差控制图出现异常，则表明测量过程受到不受控的随机效应的影响。

7 将分析用的控制图转化为控制用控制图将分析用控制图的时间坐标延长，每隔-规定的时间间隔，再进行-组测量，在控制图上标出测量点位置后，将连接测量点的折线逐次延长，就成为可以对测量过程进行 日常监控的控制用控制图。

在此例中对核查对象电子天平的核查可以每 3个月进行-次，每次核查应制定详细的核查方案。另外当对设备的校准状态有怀疑，或者设备即将用于重要测量，以及其他情形认为有必要进行期间核查时，可进行不定期的期间核查，以保证设备检定校准状态的可信度。

- 旦控制用控制图中出现测量点超出控制界限或测量点分布不随机等异常情况时，应立即分析原因，并将其减序消除，直到控制图恢复正常。

8 结束语本文以对电子天平进行期间核查为实例，详细讲述如何进行期间核查、如何绘制控制图以及控制图的作用等。通过对控制图的分析，可以保证测量仪器校准状态的可信度。当核查数据出现异常时，可以迅速查找原因，采取相应的纠正措施和预防措施，使测量仪器始终处于受控状态，从 而保证测量结果 的可靠性。

[编辑：曹微言](上接第54页)旋涡流，对基于利用旋涡测量流量的旋进旋涡流量计有直接影响。

③ 安装过程，管道中的凸出物体 (如垫片和直管段焊接产生的台阶)会影响流量测量的准确。

④ 直管段受重力变形，会对流量测量的准确度产生影响。主要是指流量计由于重力原因，致直管段下坠变形弯曲，达不到流量计的安装使用要求，从而使计量结果偏离真实值。

(2)应对措施① 安装过程要注意旋进旋涡流量计的安装方向，保证流量计壳体标注的箭头指向与流体流向-致。

② 安装施工时，上游的直管段至少应满足 10D的长度，下游至少 5D的长度。更不能把流量计的安装方向装反了。试验证明：-切不合理的安装，都将导致流量计计量值偏低。

③ 直管段内壁应光滑，更不能有台阶，连接法兰的焊缝应用砂轮打磨平整。安装流量计前，应吹扫· 78·管道内焊渣污物，安装时，注意垫片与两侧法兰同心，不能凸人直管段内部。

④ 直管段较长或者 口径较小的旋进旋涡流量计安装时，应在流量计下部安装支撑，防止由于重力原因致使直管段变形，同时应尽量消除两侧直管段的应力作用。

3 结束语研究分析影响其准确计量的因素，找出切实有效的应对措施，对旋进旋涡流量计的应用具有指导意义，可规避因设计、安装、使用、维护等原因，造成的计量失真，避免贸易双方经济效益的损失和计量争议纠纷的产生。