分析天然气流量计取压方式对检定结果的影响及优化措施

１、流量计工作原理及数据处理

１． １　 天然气流量计的工作原理
　　 图１为天然气流量计的结构图。当流体通过由螺旋形叶片组成的旋涡发生器后，流体被迫绕着发生器剧烈旋转， 形成旋涡。当流体进入扩散段时， 旋涡流受到回流的作用， 开始作二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比， 不受流体的物理性质及密度的影响。检测元件测得流体二次旋转进动频率，通过计算就可得到流量值， 且所测流量值能在较宽的范围内获得良好的线性度。流量计算式为：ｑｖ＝ｆ／Ｋ（１）
式中 ｑ ｖ 为体积流量， ｍ３ ／ｓ ； ｆ 为旋涡频率， Ｈ ｚ ； Ｋ 为流量仪表系数， ｍ －３ 。

天然气流量计检定过程中使用的取压孔在表体的下部或侧部。为了弄清楚取压方式对流量计检定准确度的影响，分别在流量计表体取压孔取压和管道取压孔取压两种取压方式下进行了流量计检定试验。
１． ２　 试验数据处理
　　 试验采用的标准装置为负压法临界流音速喷嘴法气体流量标准装置， 其准确度等级为０． ３级， 可以满足一般准确度等级为１．５级的天然气流量计的检定要求， 检定依据为 Ｊ Ｊ Ｇ 　１ ９ ８ — １ ９ ９ ４ 速度式流量计检定规程。试验以不同厂家、不同口径的天然气流量计为例， 对采用表体取压孔取压和管道取压孔取压方式下
不同流量点的流量计误差进行比较。
　　 以使用广泛的Ｄ Ｎ １ ０ ０ Ｂ天然气流量计为例， 系统运行时间为６ ０ｓ ， 标准装置的滞止平均温度为 ２ ８． ９℃ ，空间平均湿度为 ３ ０％ ， 流量计的平均温度为 ２ ８． ３℃ ， 在表体取压孔取压和管道取压孔取压的流量计检定试验数据分别如表 １、 ２ 所示。

由表１、２得到Ｄ Ｎ １ ０ ０Ｂ天然气流量计在两种取压方式下的流量计相对误差曲线如图 ２所示。
　　 以 某公司生产的Ｔ Ｄ Ｓ ２ ０ ０ Ｂ Ｔ天然气流量计为

例， 系统运行时间为 ６ ０ｓ ， 标准装置的滞止平均温度为２ ９．７℃ ， 空间平均湿度为 ４ ２％ ， 流量计的平均温度为２ ９． ３℃ ，在表体取压孔取压和管道取压孔取压的流量计检定试验数据分别如表 ３ 、 ４所示。两种取压方式下的流量计相对误差曲线如图３所示。

表１～４中的仪表系数计算方法参见Ｊ Ｊ Ｇ 　１ ９ ８ —１ ９ ９４速度式流量计检定规程。流量计相对误差的计算公式为：
式中 Ｅ 为流量计相对误差， ％ ； Ｋ ｉ 为检定过程中计算得出的仪表系数， ｍ －３ ；Ｋ ０ 为原始状态的仪表系数， ｍ－３。

２、取压方式的影响分析
　　 从以上数据表和曲线图中可以看出：天然气流量计型号一定的情况下，用表体取压孔取压方式检定流量计时流量计的线性度较好， 用管道取压孔取压方式检定流量计时流量计的线性度较差； 流量测点相同的情况下，表体取压孔取压检定方式的流量计误差较小， 管道取压孔取压检定方式的流量计误差较大； 两种取压方式引起的误差随着流量的增大而逐渐增大，在流量为２ 　９ ０ ０ｍ３ ／ｈ时两者相差近６． ２％ ， 远远超出了流量计的准确度等级。所以， 在天然气流量计的检定过程中，应避免在流量计表体取压孔以外的地方取压进行检定。
３、流量计使用改进措施
　　 综上所述， 天然气流量计在检定过程中， 管道取压孔取压方式对流量计检定结果的影响较大。为了保证天然气流量计检定工作的准确性、科学性和公正性， 避免由于流量计表体取压孔堵塞而导致检定员在管道取压孔取压对流量计进行检定， 提出以下改进措施。
　　１ ） 建议天然气流量计生产厂家在不影响流量计性能的前提下， 适当改进流量计的结构， 比如可以提高取压孔的位置，避免其被杂物堵塞。
　　２ ） 用户在使用现场可在天然气流量计前端安装过滤装置， 将杂物滤除掉。
　　３ ） 天然气流量计出厂时将取压孔外部螺丝涂抹润滑油， 同时将取压孔内部用橡皮塞堵上，防止杂物堵塞和取压孔生锈。
　　４ ） 天然气流量计检定过程中， 如果点流量变化较大，而流量计压力变化不明显时， 检定系统应设置取压无效报警， 以提示检定人员采取相应补救措施。