煤气流量计测量气体流量

　　一、煤气流量计的工作原理

　　煤气流量计是一种节流式差压流量计.它以流体流动连续性方程和伯努利方程为基础 当充满管道的流体流经节流件时.流速在节流件处形成局部收缩.因而流速增加、静压力降低，于是在节流件前后便产生了差压。流体流量越大.产生的差压就越大.通过测量差压的大小便可计算出流体的流量。

　　煤气流量计也遵循差压式流量计的计算公式：C——流出系数：ε——可膨胀性系数：d——节流件孔径，m，β——节流比系数，β=d/D，D——上游管道内径.m;△p——差压，Pa;ρ1——上游流体密度,kg/m。

　　煤气流量计与其他差压流量计的不同之处在于其节流件采用了纺锤体 纺锤体沿测量管中心轴线安装.其几何形状根据流体力学原理精心设计，采用基因算法进行优化.呈完美的流线型.能避免流动分离，且对流体的阻力达到最小 纺锤体中部与测量管的内壁之间形成均匀的环形通道(槽道) 煤气流量计的高压取自纺锤体头部(前缘)对应的测量管壁处.低压取自纺锤体的中后部 被测流体在接近纺锤体头部时.其速度分布便开始受到调整： 随着流体流经纺锤体头部.其速度分布受调整的力度不断加大 当流体进入环形槽道以后.其速度分布开始被“标准化”.压力分布也随之被“标准化”.在环形槽道区域.压力沿轴线方向线性下降，非常稳定，几乎不存在任何脉动。纺锤体的前后支撑片按飞机机翼理论来设计.呈良好的流线型.阻力极小.使纺锤体牢固而准确地在管道定位，保证良好的轴对称。

　　二、煤气流量计的性能特点

　　煤气流量计作为新一代的差压流量计.具有诸多明显的进步和鲜明的特点

　　1.准确度高.重复性好

　　煤气流量计由于其独特的节流件设计.可将各种实际流动迅速调整为标准的环形槽道流动.且取压点的压力非常稳定：节流装置内整个流场没有流动分离发生.没有任何漩涡出现，不会产生附加的压力波动。

　　煤气流量计节流装置的这些特性使差压变送器能够非常容易地获得持续而稳定的压力差.测量准确度可优于±0.5% .重复性优于0.2%(此为测量气体或蒸汽时的数据.测量液体时测量准确度可优于±0.2% .重复性优于0.1%).体现了流量计最基本的性能——测得准。

　　2.流量范围大.量程比宽

　　煤气流量计在流量(雷诺数)大于一定值后.流量系数为常数.只有在小流量时由于流体黏性(雷诺数)的影响才出现微弱非线性.这使得煤气流量计的非线性范围大大缩小.流量系数在大流量(雷诺数)方向上一直保持恒定的值 即使在小流量的非线性范围内，由于煤气流量计本身优良的重复性.仍然可以较为准确地计量煤气流量计的压力信号十分稳定.信噪比高.单表量程比可达到10：1.根据特殊要求还可扩展至15：1。

　　3.无直管段要求.现场适应能力强

　　充分发展的管道流动对于流量仪表的准确度和稳定性至关重要.但是这种流动的获得却并不容易.必须在流量计前加装数十倍于管道直径长度的直管段.或者加装消耗能量的流动调整器来缩短直管段的长度.并且这样做的效果还十分有限。煤气流量计本身可以有效并迅速地将管道流动标准化.节流件纺锤体强大的整流作用使得煤气流量计彻底摆脱了前后直管段的限制.适用场合大为拓宽.安装成本大大降低。

　　4.永久性压力损失小

　　在煤气流量计中.流体顺滑地流过节流件纺锤体.全流场无流动分离发生.没有任何旋涡.节流装置对流体的阻力仅为摩擦阻力 当流体流畅地通过纺锤体后大部分压力得到恢复.因此在获得大的压差的同时.压力损失可比大多数侵占通道的流量计(孔板、V锥、涡轮等)的压损小得多，仅为孔板流量计的三分之一. 比V锥流量计sb50% .与文丘里管十分接近 并且流量越大.相对压力损失越小.这一点是其他有明显压损的流量计无法做到的

　　5.流量系数长期不变.稳定可靠寿命长

　　煤气流量计的节流件纺锤体经过优化设计后呈完美的流线型.在流体长期的冲击下不易磨损.这使得煤气流量计标定出厂后.流量系数即可终身使用.无需重复标定 纺锤体的前后支撑片.使它牢固而准确地在管道定位.保证良好的轴对称 支撑片按飞机机翼理论来设计.呈良好的流线型，阻力极小 节流装置的结构非常牢固.抗载荷抗冲击.节流装置寿命

　　高于管道寿命煤气流量计真正具备了自清洗功能.因为煤气流量计的节流件呈完美的流线型.颗粒状的脏物在整个流量计中无处停留.很容易随着介质的流动被带走。

　　目前.其他的节流装置存在“盲区”以及严重的流动分离，容易造成脏污颗粒的堆积或阻塞。这使得煤气流量计可以长时间稳定运行、准确计量。

　　三、煤气流量计在长庆气田的应用

　　目前.我厂一共安装了35台煤气流量计.分别在南3站、乌2站、乌3站、西1站及丛式井组上用于不同场合的流量测量

　　1.南3站煤气流量计

　　南3站目前一共安装了4台煤气流量计.分别安装在G35—12、G33—13、G34—13、陕66上用于单井计量G35—12：于2007年7月安装。二次仪表为一体化智能设计.即可在现场表头直接读取瞬时流量.又能将数据远传至计算机上进行实时监测 该流量计自投运以来一直运行稳定.计量较为准确.同分2/1;孔板流量计计量数据极为接近.输差基本控制在范围之内：同时运行过程中出现的故障极少.取得了良好的应用效果G34—13：于2008年12月安装，替换原智能旋进旋涡流量计进行单井计量，仍然为一体化仪表。该煤气流量计自投运后运行稳定。计量准确.无故障发生G33—13：于2010年9月安装.替换原弯管流量计进行单井计量.为一体化仪表 该煤气流量计自投运后与分2/孔板流量计计量数据相差较大.经天然气计量站与厂家技术人员检查后.已排除二次仪表原因.很可能是流量计本体取压孔有毛刺.或是有较大颗粒卡在流量计槽道中造成的 因为该井目前无法关井，由厂家技术

　　人员修改流量系数后暂运行.待该井关井后将流量计予以更换并查找故障原因。现阶段煤气流量计正常运行，但当该井产量有大的波动时.可能会导致计量失准。

　　陕66：于2010年10月安装，替换原弯管流量计进行单井计量，因为该井尚未开井生产，煤气流量计未投运。

　　2.乌3站煤气流量计

　　乌3站于2009年7月安装了一台一体化煤气流量计.用于分2/1计量分离器进行流量计量。该煤气流量计自投运以后运行稳定.计量准确.除8月7日因雷击导致二次仪表损坏外。无故障发生，运行效果良好。

　　3.乌2站煤气流量计

　　乌2站于2008年9月在G4—5井安装了一台煤气流量计.用于井间互联连续气举排水采气试验流量计量 由于该流量计是用于高压场合.在运行过程中出现了一些问题.导致无法正常计量2008年10月10 El变送器电路单元损坏.参数丢失：11月1日变送器因温度过高，模块烧坏;l1月16日变送器本体出现砂眼渗漏以上问题都是因为二次仪表的故障导致流量计

　　无法稳定工作.该煤气流量计在正常运行时的计量还是比较准确的 经天然气计量站与厂家技术人员分析研究.决定将乌2站一体化煤气流量计更换为分体式煤气流量计.二次仪表采用罗斯蒙特公司生产的变送器，该仪表较为稳定耐用，可用于高压场合。但分体式煤气流量计的各种数据需要由各变送器采集并传输至流量积算仪.该流量积算仪与我厂自控系统不配套.无法将数据传输至计算机进行读取.目前该问题正在联系各相关力量进行整改4.西1站煤气流量计西1站于2010年10月在低压总机关安装了一台一体化煤气流量计.运行到现在.只有二次仪表平衡阀出现故障，更换后恢复正常.到现在为止，计量准确。

　　5.丛式井组流量计

　　丛式井组流量全部为2010年安装.目前全部正常.计量准确还有一点需要指出的是. 目前煤气流量计无法通过天然气计量站的小流量装置进行标定.只是在出厂时作过标定.这会对我们判断煤气流量计的准确度带来影响。

　　通过对煤气流量计几年来的实际应用.我们发现该流量计具有一定的优势.它运行稳定.计量准确，故障较少.取得了较好的应用效果 煤气流量计的问题多出现在二次仪表部分.今后我们一定要在仪表的优化选型方面狠下工夫.根据不同的安装场合.选择最合理的流量计及配套仪表。在中低压的场合，我们建议使用一体化的流量计仪表.它结构简单.维护方便.价格较分体式仪表低廉.具有现场显示和数据远传的双重功能：高压场合建议使用分体式流量计.其仪表更为稳定耐用.可保证流量计长期正常运行。因此，还要尽快解决分体式流量积算仪与集气站计算机的通信问题，不但要显示流量，还要能对压力、差压、温度等相关参数进行实时监控.确保及时发现问题并解决。更要采取措施实现煤气流量计在我厂的标定.使我们能够更好地判断该仪表的应用效果和使用前景.更好地服务于我厂的生产。