在城镇燃气计量中内锥流量计与几种常用流量计的性能比对

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2013年 第 17期 SCIENCE＆TECHNOLOGYINFORMATION O电力与能源0 科技信息在城镇燃气计量中内锥流量计与几种常用流量计的性能比对1 概况及内锥流量计简介张 晖 安世锋(中国石油兰州石化公司 仪表厂，甘肃 兰州 730060)1.1 概况比对测试项目为 ：(1)准确性(2)流量比(始动流量)(3)压力损失(4)阻流件影响等四项 分析比对项目为：城镇燃气计量中流量计的选用。测试流量以孔板为参照标准。事先对孔板环室节流装置进行了实流标定 .不准确度为 0.5%。其二次仪表 .压力、差压的采集采用 日本EJA系列变送器.温度的采集采用 A级 PT100铂电阻 数据采集采用了配置天然气孔板流量测量最新标准版本软件的工控机系统。参DII：I对试验的流量计为国内厂家生产的天然气计量常用的涡轮流量计、旋进旋涡流量计、罗茨流量计。

1.2 内锥流量计简介内锥流量计是在近年出现的v型锥流量计的基础上.借鉴最优秀变送器性能修正补偿方法.融人微功耗 CPU技术.由内锥节流装置、流量参数传感器(压力、差压、温度)及微功耗流量计算电路三部分组成的智能型流量计。天然气流经内锥节流装置.过流截面面积变小且形状变为环形，流速变大，动能增加，压力降低 ，在锥体前后形成压差，此压差与工况体积流量有确定的关系。所以，测出差压 及气体密度P.就可以按照(1)式计算出工况体积流量qvlh 再测出气流的压力和温度.按真实气体状态方程将工况体积流量转换得到标况体积流量qvnh或能量流量qwh-986×10 赤 。、/ (1)2 性能比对试验2.I 准确性、重复性比对测试2.1.1 测试记录表 1表 1流量计 孔板流量 内锥流量 旋进旋涡 涡轮流量 罗茨流量名称 Nm Nm 流量 Nm3/h Nm3/h Nmj1 21.5 24.4 24.4 24.8 24.72 30.1 31.0 312 31.7 31.93 40，6 41.4 41.4 41.7 41.94 49.1 49.9 49.7 49.9 50.15 1023 l03.4 100.6 101.1 101.86 150-4 151.2 146.5 148 148.77 203.5 205.7 196.2 199.4 20o.9相对误 小流量(I-3点 4.99 5.21 6.51 6盘3差E(%) 大流量(4-7点) 0.97 -2.43 -ll37 -0.752.1.2 结果准确度比对测试结果：内锥E0.74%.为罗茨 EI.3%.涡轮 E2.o%416RI.5D。汇管尺寸为150xl10，出人 口距离为 80mm。汇管后距闸板阀上游法兰5D≌间弯头产生强烈旋转流，汇管加5O%开度闸板阀产生强烈流速分布畸变干扰。比对以孔板流量为参照标准 ，测出比对流量计在强烈干扰下，不同长度直管段(OD、5D、18D)时的示值按下式计算其相对误差 Ei及平均值 。

EiI qxi-qki I/qkixlO0%云∑E /∑qkiil i 1-V(2)(3)(4)用上式(4)算出OD、5D、18D不同长度直管段安装条件下 E.的试验标准偏差 -，。用 的大小作为评价其抗干扰能力的主要因素。

另外还考虑相对误差的大型流量范围宽窄以及使用经验.综合评价得到流量计抗干扰性能的高低。

2.1.2 阻流件影响试验空间弯头影响和汇管加50%开度闸板阀影响。对流量计的影响取决于旋转流的强度、方向和流量计的结构及工作原理 ，对于速度式流量计旋转流的方向和流量计工作方向-致则使流量计计量偏高 .相反则偏低。

抗流动状态干扰能力最强的为罗茨，其次为 B0.45的内锥 ，带整流的涡轮稍逊于内锥.旋进旋涡最弱≌间弯头试验 ，当上游直管段长度为 18D时。流量相对误差罗茨为1.8%左右，内锥为2.3%左右 ，涡轮为2%左右.旋进旋涡为-1%左右。而汇管加 50%开度闸板阀时相对误差涡轮为-3.5%，罗茨为3.O%.内锥为 3.5%，旋进旋涡为-5%-～ 20%。

2.3 压力损失对比试验2.3.1 概述压力损失大小是流量计的性能指标之～.特别是当流体压力具有重大经济价值时.此性能备受关注。由于测量的流量是-个范围，不是某个不变的值.所以为了方便评价流量计压损性能.通常使用压力损失系数 K的大小来表征其优劣。K值由下式(5)计算得到。对差压式流表 2 压力损失比对测试数据表内锥 旋进旋涡 涡轮 罗茨 流量计名称t30.45-0.75 rIS-50B TBQZ-50B RM-5O G65压损 &o(Pa) 27oo-125 3050 1075 550孔板流量(mS/h 197-202 l98 199 202绝压(KPa) 227.6-215.5 2l3 205 291.2温度T(℃) 17.5-17-8 17.1 l9-4 233流速V(ngs) 12.3-13.2 13.2 13.7 9.8压损系数 K 22.8-1.O 24.O 8.O 5.6孔板 内锥 旋涡 涡轮 罗茨测试时间 流量 表 流量 表 流量 绝 流量 绝 流量 绝(Nm。/)h 压 (Nm3/)h 压 (Nm3/)h 压 (Nm3/)h 压 (Nm3/)h 压l0：30：40 10.3[4.81 1l8 1517.0 117 15.8[7.2] 214 16.4[7.6] 2l5 16.2[7.6] 21410：36：20 22.O[1O.3] l17 24.3111.4] 117 24.4111.4J 213 24.81 1.5 2l3 24.7111.5] 21310：32：50 30 114.0 l19 31.0114.6] l19 31.2[14.6 2l5 31.714.8] 215 31.9114.8 2l510：47：50 40.6[18.8] 12O 41.4119.3] 118 41.4119.3] 215 41.719.5] 214 41.9119.7] 2l310：41：40 49.1122.7] 120 49.9[23.3] 118 49.7[23.1 215 49.9[23.3 214 50 1123.5 2l3科技信息 。电力与能源o SCIENCE＆TECHNOLOGYINFORMATION 2013年 第 17期量计常用相对压力损失.即压力损失与流量对应的差压之比来表征性能的优劣 (5)式中：△∞--压力损失，P ；P- 流体的密度，K m --管平均流速.m/s2.3.2 试验安装及测试数据(1)各比对流量计压力损失比对试验安装相同：(2)测试数据及处理(见表 2)。

24 流量比、始动流量和最小流量测试2.4.1 概述流量比定义为流量范围的最大流量与最小流量之比.在全程流量范围内，零流量、始动流量(亦称起步流量)、最小流量 ，分界流量、最大流量等五个指标都值得关注。目前 ，没有任何-种流量计能完全满足其要求，只是流量比越大、始动流量越小，相同准确度等级的流量计计量误差越小而已。具有相同流量比的流量计，始动流量、最小流量越嗅更具实用价值。因此，流量比、始动流量和最小流量是城市燃气流量计的重要性能指标(见表 3)。

2.4.2 数据分析及结果比对结果如表 4：表 4 始动流量、最小流量和流量比测试结果、 流量计名目 孔板 内锥 旋进旋涡 涡轮 罗茨 台动流量[工况](Nm ) 3.5 0.5 7.1 1.5 0.5最小流量[T-](Nm3/h 14.1 l1-4 11.4 7.6 2.9流量比 7：l 10：1① 13：1② l3：1 34：1注：①内锥流量上限按 120m3/h[-Y-)L]；.②旋进旋涡流量上限为150m/h[3：2.5 稳定性比对试验2.5.1 表 5稳定性比对数据表表 5 稳定性比对数据表测量时 孔板 内锥 旋进旋涡 涡轮 罗茨时累 时累 相差 时累 相差 时累 相差 时累 相差 间(Nm ) (Nm]) (%) (N ) (%) (N m]) (%) (Nm ) (%)I13：x 43 43 0 44 2-3 44 23 44 2-314：00 128 123 -3.9 125 -2-3 127 -08 128 O15：00 138 138 0 133 -3.6 134 -2 9 137 -0.716：00 136 l35 -0.7 l3O -4.4 132 -2.9 l34 -1.5c17：0o 151 151 O 145 -4.0 147 -2.6 148 -2.218：00 168 168 O l6l -4.2 163 -3.0 l65 -l- - 19：00 153 153 O 147 -3.9 149 -2.6 15l -l-3i20：00 151 151 0 145 -4.O 146 -3I3 148 -2.0- - - - 21：00 156 155 -0.6 15O -3.8 152 -2.6 153 -1.922：00 159 157 -1-3 152 -44 155 -2.5 l57 -1-31O小时合计 1502 1490/-0.8% 1448/-3.6% 1467/-23% 1484/-1.2%2.5.2 数据分析各比对表计量相对孔板均偏低，但偏低程度各异。内锥最好，比孔板低 0.8%：其次为罗茨，偏低 1.2%；后为涡轮偏低 2.3%；旋进旋涡最低 3.6%：孔板的使用完全符合行业和国家标准以及西油公司企业管理规定。设置孔板使用时间为 1年 .管壁粗糙度 K0.2ram，当地大气压为 96KPa 从本比对试验就可以看出.国内有经验的天然气输销企业单位对大用户的供气计量仍坚持采用孔板不动摇的奥妙所在。

[责任编辑：王静](上接第 415页)在冬季气温低时起发速度慢，泡沫固化时间长，这时将环境温度与原料温度升高即可解决。-般将黑 、白料温度升至 30-40℃.环境温度升至 18-2O℃.外护管和钢管尽量放置到车间待温度与室内温度相近时方可进行生产 当发泡机自身的温控系统或简单的温控措施不能保证料温时.需要采用空调系统对原料进行温度调节，-般情况下只是对 DN350以下小管径保温时效果较好生产大1：3径保温管由于用料量大、发泡空间小.除要求发泡料本身粘度低、起发慢外，还应使用混合效果好、喷注速度快的高压发泡机提高注料速度。当在夏天时即使有控温设施，要生产高要求的大口径保温管.的确有较大的难度 例如 DN1200的保温管正常情况下，要求注料速度在 6k s以上较为合适 ，-般设备只能达 4.2kg/s，注料时间即达 50s-60s左右 以前我们采取的是中间注料的方法，混合料从枪口喷出沿管壁向下向两端流淌.边流淌边反应，粘度逐步增大.流淌速度减慢.而注料 口距两端头各长达 5.8m，只在接近两端头处有 2个排气孔.结果造成中间密度高.两端头密度低甚至很难发满。根据cJ114标准.外护管任-位置同-截面的外径增大率不大于 2%.而实际生产中保温管发泡后外护管中间的外径增大情况远远超过标准。经反复研究后.我们将枪头加工成三通状.保持喷头与钢管垂直，出料口与钢管平行.利用高压喷枪的压力将混合料送向两个端头.这样大大缩短流淌距离.便于较均匀地发泡.经过反复测量有效的降低了外护管的外径增大率也使两端头保温层密度达到了标准值。为了最大的提高排气量我们采用了自动堵料塞同时在两端模具上，我们增加了排气孔。注料口的排气-直以来就是同行们的难题堵早了空气排不彻底，堵晚了堵都堵不住 为此我们将注料口的堵头也简单加工成了自动堵料塞，这样极大地减少了保温层中的气泡，泡孔尺寸、泡沫闭孔率达到了合格标准3 注料口及接口的补口处理聚乙烯外护管是直埋式保温管防水的重要屏障。因此，国外对此十分重视.在美国的相关技术规程中，要求保温层外壳做到严密无缝。

严密无缝包括保温管段及各种接口处理。在对替换出埋藏地下多年的保温管的情况来看.有-部分管道存在保温层脱落、水煮 、变薄甚至厚度减小到-厘米.已经基本丧失了防水保温功能。经调查分析发现，凡是出现质量问题的管线 70%-85%均是由补口处密封不良造成的。目前的补 口方法主要有三种：热熔法、胶带缠绕法及热缩套(带)法。通过实验室试验严格按操作规程精心加工.可以说以上三种方法均可保证补El质量∩实际现场条件较差，施工困难，经常赶进度，有时在零下施工.对施工人员的技术熟练程度要求很高 .喷灯烘烤有时难以做到粘接均匀-致 .在热应力作用下.易造成补口处剥离而渗漏。目前有-部分工程采用喷涂聚脲弹性体补口新技术.因高密度聚乙烯管其极性在高分子材料中极为特殊.被世界公认为三大难粘材料之-.-般材料很难与其长期牢固的粘接。聚脲补口大大提高了聚乙烯管的补口质量.使保温管接 口处剥离的问题得以很好的解决。

4 结束语高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫预制直埋保温管在我国集中供热水网中已大量采用.在地下水位不高的地方运用效果是比较好的，投资少.保温效果好.维护量小等深受欢迎。但在高地下水位的地区运用存在着接头漏水的问题.严重地威胁管网的运行安全，而且造成保温层及外护套管的不断老化而损坏.并且沿漏水点向管道两侧蔓延形成恶性循环.后果非常严重。保温管的生产技术应该不断的提高，争取把水堵在外护管外.不再出现保温层失效等现象 .这就要求我们这些生产厂家不断改进生产工艺、技术，使该产品能更广泛地为发展我国集中供热事业服务。