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              孔板流量計

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              我國石油天然氣管道運輸中孔板流量計的應用探析

              作者: 來源: 發布時間:2017-12-05 10:24:28

               摘要 :隨著我國計量標準系統的完善和技術的發展,新型流量計在石油天然氣管道運輸中作用逐漸突出,應用也更加成熟。本文結合我國流量計發展現狀,對孔板式流量計、容積流量計和旋渦式流量計的優缺點進行分析,總結出新型流量計功能上的提升和性能上的優化,并通過具體案例說明新型流量計在實際管道運輸中應用的作用。

               
                      管道運輸較比鐵路運輸具有安全密閉、占空間小的優點。我國 70% 的原油和 100% 的天然氣都是通過管道運輸的,而對管道運輸的流量統計離不開流量計。指示被測量流量在選定時間間隔內流體總量的儀器稱為流量計,我國石油、農業、化工等領域都有應用。隨著經濟的發展,我國對石油天然氣等能源的需求量越來越大,因此對石油天然氣計量工作的準確度和可靠性提出了更高的要求。
               
              1 我國流量計的發展現狀
                      我國石油天然氣管道運輸中新型流量計研究起步較晚,我國石油天然氣計量工作還處于發展的初級階段,比發達國家在設計、安裝維護和管理上存在一定差距,大多使用傳統的流量計,導致測量結果誤差較大,不符合國際標準。
               
                      近年來,經濟的發展使石油天然氣等新能源的需求不斷提高,需要使用更加智能的流量計進行測量,同時對我國計量工作提出了更高的要求。以下是現階段我國流量計使用和發展的基本情況。
               
              1.1 孔板流量計
                      管道中流體與管道中安裝的流量檢測件相互作用產生差壓,根據幾何尺寸來對運輸管道石油天然氣流量進行計算的流量計稱為孔板流量計,是較為傳統的流量計之一,計量誤差在 3% 左右。
               
                      21 世紀初,我國大部分地區石油天然氣管道運輸流量計算都使用這種方式。主要特點是自動化水平較低,需要保證現場的施工條件,對施工人員技術水平要求較高且容易受到環境和人為因素的影響。近些年,隨著科技的進步和石油行業的發展,管道運輸對流量計的要求越來越高,這種流量計已經無法滿足現階段對流量計高精準度和高效率的要求。
               
              1.2 有關容積的流量計
              排量流量計中zui常使用的就是容積流量計,優點是測量精準度較高。工作原理是使用機械化的手段將流體進行分割,得到部分體積,根據測量室中排放體積和流體次數計算石油天然氣總量。容積流量計的缺點是占地面積大,工作過程中產生大量振動和噪音,無法再在炎熱或寒冷的環境中工作。
               
              現階段,我國具備原級標準裝置和溯源能力的石油天然氣流量計量站只有大慶總站、成都分站和南京分站。近些年,重慶也使用了一套用來檢測中低壓小流量天然氣的設備。因此,想要在全國范圍內推廣具有一定難度,且成本較高。
               
              1.3 旋渦式的流量計
                      在渦輪感受流體流動速度的基礎上,推導石油天然氣的流量的方式稱為旋渦流量,旋渦流量計由傳感器和轉換器兩部分組成,屬于流速式流量計的一種,采用先進的微處理技術,操作簡單且監測范圍廣。旋渦流量計的優點在于安裝管道時不會影響使用效果和計量精準度,比較適合石油等容易與管道粘連的液體。工作環境溫度要求控制在 -30 ℃ ~ 55 ℃的范圍內,適合我國絕大部分地區。不僅在石油行業,也在化工、煤炭等多個行業得到廣泛應用。
               
              2   我國流量計的實際應用
                      21 世紀以前,我國石油天然氣管道運輸中zui常使用的計量儀器包括旋渦流量計、容積流量計以及孔板流量計,并且沒有特定的計量標準。zui早的計量技術也是從國外引進的,但是,隨著我國計量技術的發展和完善,流量計計量標準形成系統,石油天然氣的管道運輸流量計種類也不斷增加。據不完全統計,2015 年,我國石油天然氣計量器具已經超過了 2 200 臺,新型超聲波、孔板流量計以及旋渦流量計各占流量計總量的三分之一左右,其中旋渦流量計使用更為廣泛。新型的中高壓、大流量干線超聲波流量計也會在未來的幾年里得到廣泛應用。
               
              2.1 基于中小型流量的新型智能流量計
                      新型智能流量計是在中小型流量計基礎上加入了仿真技術和信號處理技術,可以采集石油天然氣的壓力、溫度、流量等信息。數字信號處理技術的應用,擴大了流量計的測量范圍,綜合溫度、流量、壓力等信息,減少各種因素對測量結果的干擾,進而提高測量的準確度。仿真技術主要是在計算及流動力學的基礎上,模擬差壓和數值,使現場測量時流量計的準確度得到提升。隨著我國石油天然氣超聲流量計的普及,新型智能流量計在我國北京、天津、新疆、四川等地區都得到了應用。其中,塔里木油田使用的流量計需要送到國家石油天然氣大計量站南京檢定點進行檢定,過程中會耗費大量時間和資金,不利于流量計的實時使用。因此,新疆地區在2015 年 6 月 9 日動工建立guojia ji石油天然氣大流量計量站,方便流量計的檢定和及時使用。2016 年底塔里木檢定點竣工投入使用,檢定能力達到了每年 200 臺,達到了guojia ji水平,滿足了新疆及周邊地區的需求。
               
              2.2 孔板節流裝置二次儀表智能化
                      孔板流量計自身存在一定限制,導致測量精準度、自動化程度低的情況時有出現。因此,針對進行二次儀表優化,使更加智能的孔板節流流量計。在石油天然氣的測量過程中采用智能化壓力變送器和溫度變數器差壓計的孔板節流裝置。通過互聯網對壓力和溫度的變化進行監控,然后進行運算,計算結果更加精準??刂浦行目梢愿鶕Y果對石油天然氣管道運輸進行自動化的計量。不僅如此,使用二次儀表可以提高測量的精準度和穩定性,現代網絡的運用方便了對石油天然氣運輸網絡的監測和管理??装鍢藴室策M行了優化,由 SYL04 -83 轉變為 SY/T6143 - 1996,升級為國家標準 ;《用氣體超聲流量計測量天然氣》非等效采用 AGANO.9,參考了 ISO/TRl2765 的相關內容。例如,河北省石油公司在 2014 年使用了智能化的孔板節流裝置,加入了濕度變速器和壓力變送器,實現了石油管道運輸自動化,測量誤差從原來的 3% 下降到了 0.58%。2015 年油氣勘采的全面放開為孔板流量計帶來了第二春,智能化的孔板流量計結構穩定,標準化程度高,在改革試點的 6 個地區投入使用,三年時間內完成了勘探任務,成為現階段zui受歡迎的流量計之一。
               
              2.3 高壓大流量計量技術的研究
                      我國二十一世紀以來才進行超聲流量計方面的研究,還處于發展的初級階段,需要借鑒發達國家的先進經驗和技術。研究的重點需要包括高壓大流量計的安裝環境、條件以及帶壓力超聲換能器在不同壓力條件下的應用。并且要對計量技術進行校準,送到檢定中心檢定?,F代科技的發展促進了流量計的完善,未來流量計的研究將會不斷提高在不同環境下計量的準確度和穩定性。隨著科技的進步和網絡智能化的應用,流量計也會與國際接軌,實現更深程度的自動化。2014 年,對具有典型代表的美國 Daniel、荷蘭 Instromet、美國Contronlotron 所生產的超聲流量計進行了試驗檢測,研究在不同安裝條件、不同旋轉角度、不同壓力條件下聲道故障狀態的性能并進行現場應用 , 得出重要結論。經過實驗檢測后,北京、大慶、天津、河北、天津等地區已逐步引進超聲流量計四十多臺??趶皆?DN 150mm~DN 400 mm 之間,誤差控制在 0.5%~1%。
               
              3 總結
                      石油天然氣管道運輸中作為高精密儀器的流量計作用尤為重要。隨著我國計量技術的進步和完善,新型的流量計功能不斷增加,對環境的適應能力越來越強,適用范圍也更加廣闊。流量計也從zui初單一化逐漸變得多元化,新型流量計的應用為我國石油天然氣校準打下堅實的基礎,實現了更加全面的能量計量。本文分析了新型流量計在石油天然氣實際管道運輸中的作用,希望可以為技術人員提供一定的參考。
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