差壓式氣體流量計的選型

計量裝置及應(yīng)用備差壓式氣體流量計的選型胡海燕（勝利油田河口采油廠技術(shù)檢測站計量站，山東河口差壓式氣體流量計是一類應(yīng)用zui廣泛的氣體流量計，在各類流量儀表中其使用量占居首位，文章以槽道流量計、V錐流量計、旋進旋渦流量計為例，介紹了差壓式氣體流量計如何進行選型以及在選型中應(yīng)該注意的問題。

差壓式氣體流量計；選型；儀表性能天然氣是帶壓管道輸送的，其流量是針對通過管道某一橫截面而言的。供需雙方之間輸送天然氣的多少，是通過安裝在輸氣管道上的流量測量裝置的計量數(shù)據(jù)確定的。這個流量計量數(shù)據(jù)也是衡量單位生產(chǎn)技術(shù)水平一項重要基礎(chǔ)資料。準確地進行天然氣流量測量是企業(yè)部門進行經(jīng)濟分析、降低運行成本的關(guān)鍵一環(huán)，直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟效益，倍受供需雙方關(guān)注，隨著世界能源供求日益緊張，人們都十分關(guān)心并尋求一種精度高、適應(yīng)性強的流量計來測量天然氣流量。

1差壓式流量計差壓式氣體流量計發(fā)展到今天雖然已日趨成熟，但其種類仍然極其繁多，且性能各不相同。20世紀50年代以前，差壓式流量計是*的天然氣流量計，在流量儀表總量中約占到50%60%我國的銷售量約為40%左右。它是根據(jù)安裝于管道中的流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表，它應(yīng)用歷史悠久，實踐經(jīng)驗豐富成熟，標準規(guī)范完善（均速管除外）品種規(guī)格齊全的一類流量計，另外它還具有結(jié)構(gòu)簡單、耐用、通用性強、成本低廉、標準節(jié)流件不需實際流體標定等優(yōu)點。

差壓式流量計也有很多缺點，它的現(xiàn)場安裝條件要求高，要求有較長的直管段，整套流量計的精度還決定于差壓變送器和流量顯示儀的精度，是一種從設(shè)計、制造到安裝使用要求很嚴格的儀表，在任何的環(huán)節(jié)失誤都會產(chǎn)生很大的誤差；另外，差壓流量計輸出信號與流量為平方關(guān)系，是非線性儀表，范圍度較窄；壓力損失大也是它的弱點之一。針對上述不足，近年國內(nèi)生產(chǎn)廠推出一系列改進辦法，如一體式差壓流量計、定值節(jié)流件、可換孔板節(jié)流裝置、采用標準噴嘴等等，再加上80年代以后差壓式流量計的兩個組成部分：差壓變送器和流量顯示儀有突出的進展，估計今后此類流量計仍將占據(jù)重要的地位。槽道流量計、V錐流量計、旋進旋渦流量計是三種有代表性的新型流量計，它們都屬于差壓式流量計。

2差壓式流量計分類差壓式流量計種類繁多，根據(jù)不同的分類方法，可以分為三大類20種類型。具體分類見表1表1差壓式流量計的分類表分類原則分類類型節(jié)流式；動壓頭式；按產(chǎn)生差壓的（3）水力阻力式作用原理分類（4）離心式；動壓增益式射流式標準孔板；標準噴嘴；經(jīng)典文丘利管；文丘利噴嘴錐形入口孔板；1/4圓孔板；圓缺孔板；偏心孔板；按結(jié)構(gòu)形式分類（9）楔形孔板；整體（內(nèi)藏）孔板；線性孔板；環(huán)形孔板；道爾管；羅洛斯管；彎管；可換孔板節(jié)流裝置；臨界流節(jié)流裝置胡海燕（1979―）女，山東沾化人，工程師，畢業(yè)于中國石油大學，從事計量技術(shù)工作。

續(xù)表分類原則分類類型標準節(jié)流裝置；低雷諾數(shù)節(jié)流裝置；臟污流節(jié)流裝置；按用途分類低壓損節(jié)流裝置；小管徑節(jié)流裝置；寬范圍度節(jié)流裝置；臨界流節(jié)流裝置3差壓式流量計選型隨著科學技術(shù)的發(fā)展，還有許多新型的流量計不斷涌現(xiàn)。然而由于天然氣流量測量技術(shù)本身涉及面廣，不同的使用對象，對流量計有著不同的要求，也就是說客觀上多種流量計并存，才能滿足不同層次、不同場合的要求。不同類型的流量計具有不同的儀表特性和流體特性，要求的安裝條件和使用條件各不相同，每種流量計都有其適用范圍，也都有局限性，這就要求我們在選型時同時考慮各種因素，在選擇儀表時，一定要熟悉被測對象、儀表性能、測量環(huán)境等多方面的情況。

3.1被測對象流量計的使用目的應(yīng)該很明確。即要知道測的是體積流量，還是質(zhì)量流量；要測瞬時流量，還是累積流量，而流量計由于結(jié)構(gòu)、原理上的差異往往只適用于一種流量的測量或者是測量某一種流量zui為，測量其他的流量則需要增加轉(zhuǎn)換設(shè)備或精度下降，如旋進旋渦流量計靠計數(shù)或脈沖數(shù)來獲取累積流量值的儀表，適合計量總量，如要用其計量瞬時流量，則要加計時裝置和相應(yīng)的計算電路才能轉(zhuǎn)換出瞬時值，在轉(zhuǎn)換過程中因有效數(shù)位等因素必將降低其精度。

首先應(yīng)該考慮流體的性質(zhì)，例如：對不可壓縮流體來說，體積流和質(zhì)量流是可以轉(zhuǎn)換的，即可通過速度和密度相關(guān)變量來求得速度和密度為定值時）。

對天然氣的計量有兩種狀況：一是加工處理前非潔凈的天然氣的計量，一是加工處理后潔凈天然氣的計量。非潔凈天然氣中往往夾帶著液體、固體顆粒和其它可能會對氣體流量計造成污染的析出物，給計量帶來麻煩，加工處理后潔凈天然氣由于處理技術(shù)欠佳及集輸管道不干凈等原因，集輸過程的天然氣有時也是不潔凈的。

3.2測量環(huán)境安裝條件往往取決于現(xiàn)場空間、方位的要求。例如旋進旋渦流量計常常要求傳感器的安裝方向和流動方向分別是水平、垂直和水平，并且由于受流速畸變等因素影響，需要在上游或下游加一定長度的直管，消除對其的干擾。

在流量計使用時，影響它的周圍環(huán)境因素主要是電磁干擾。如低頻電磁干擾，也就是現(xiàn)場使用時，來自交流電源（220V50HZ因為安裝時，為了走線規(guī)范，往往通過電纜橋架或保護管，這樣，就可能使交流電源與信號線一起平行走線，干擾信號就會耦合到信號輸出線上。由此可見，增加電源線與信號線之間距離，減少分布以及合理選擇信號線接地點，就可避免干擾電壓對流量計的影響。

3.3儀表性能氣體流量測量中，溫度和壓力修正是提高氣體流量測量精度的重要手段之一。

是否具備溫度、壓力修正也是選型需要考慮的問題之一，不進行壓力修正所造成的偏差肯定為負，且實際工況壓力越大造成的偏差也越大。不進行溫度修正，當環(huán)境溫度高于20*C，所造成的偏差為正；當環(huán)境溫度低于20*C，所造成的偏差為負，所以，進行溫度壓力修正十分重要。

整體的測量準確度要求多少，在某一特定流量下使用，還是在某*量范圍內(nèi)使用，在什么測量范圍內(nèi)保持上述準確度，所選儀表的準確度能保持多久，是否易于重新校驗，是否要現(xiàn)場在線核對儀表準確度，這些問題必須細致考慮。

但節(jié)流件是一個經(jīng)機械加工的金屬結(jié)構(gòu)件，而變送器和流量計算機可以有效地修正各種節(jié)流件的精度誤差，所以系統(tǒng)性能取決于節(jié)流件差壓變送器疏量計算機二者之和。

2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》438條對相應(yīng)的用能量單位或設(shè)備的能源計量器具的準確度等級提出了具體要求。對用于煤氣和天然氣流量計的準確度等級的要求為20級；對于蒸汽，為2.5級。

在比較各制造廠的儀表性能規(guī)范時，要注意誤差的百分率是指引用誤差（色對誤差與儀表的量程上限之比，常用S表示）還是相對誤差（誤差與被測量真值的比值，常用表示）。

還要注意制造廠產(chǎn)品說明書所定準確度是指基本工業(yè)蒙年第誤差限，在現(xiàn)場使用環(huán)境、動力、流體條件變化將產(chǎn)生附加誤差。現(xiàn)場使用準確度應(yīng)為基本誤差與影響量產(chǎn)生的誤差所合成，如影響量大，附加誤差可能遠遠超過基本誤差。

重復(fù)性在過程控制應(yīng)用中是重要的指標，由儀器本身原理與制造質(zhì)量所決定，而準確度除取決于重復(fù)性外，還與量值標定系統(tǒng)有關(guān)，嚴格的說，重復(fù)性是指環(huán)境條件、介質(zhì)參量等不變情況下，對某*量值時間段內(nèi)同方向進行多次測量的一致性，然而實際應(yīng)用中，儀表優(yōu)良的重復(fù)性被許多因素包括流體粘度、密度等變化所干擾，然而這些變化因素還未到需要專門做檢測修正的地步，這些影響往往被誤認為儀表的重復(fù)性不好。因此有著類廣義要求（即有參量變化影響因素的使用條件）高重復(fù)性的場所，不要選擇影響量敏感的儀表。

流量儀表輸出主要有線性和平方根非線性兩種。

大部分流量儀表的非線性誤差不列出單獨指標，而包括在基本誤差內(nèi)，然而對于寬流量范圍脈沖輸出用作總量積算的儀表，線性度是一個重要指標，使有可能在測量范圍內(nèi)用同一個儀表系數(shù)，線性度差就要降低儀表的度，隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，采用信號適配系數(shù)修正儀表系數(shù)非線性，從而提高儀表度和擴展流量范圍。如需作管道流量配比，流量相加或熱量計要對溫度差和流量相乘時，應(yīng)選擇線性輸出的儀表，可以簡化計算過程。

上限流量、下限流量和流量范圍選擇流量儀表的口徑應(yīng)按被測管道使用的流量范圍和被選儀表的上限流量和下限流量來選配，而不是簡單地按管道通徑配用。雖然通常設(shè)計管道流體zui大流速是按經(jīng)濟流速來確定的。因為流速選擇過低，管徑粗投資大，過高則輸出功率大，增加運行費用。大部分儀表上限流量的流速接近或略高于管道經(jīng)濟流速，因此儀表選擇口徑與管徑相同的機會較多，安裝就比較方便，如不相同也不會相差太多，一般相鄰一檔規(guī)格，采用異徑管連接。然后同一口徑不同類型的儀表上限流量受各自工作原理和結(jié)構(gòu)的約束，差別很大。

在選型時往往考慮的是設(shè)備zui大流量不超出流量計的上限流量，而對于用氣設(shè)備各個流量段的使用概率及其誤差區(qū)域未加考慮，這樣導致流量計使用中均未超出其流量上限，但是小流量段或常用流量段誤差偏大。

流量范圍下限，選型時要滿足流量計進入精度的zui小流量（Qi小于管道的zui小用氣量，這樣才能保證小流量的計量精度。

范圍度是滿足精度的情況下上限流量和下限流量的比值，其值越大流量范圍越寬。制約差壓式流量計的范圍度的因素有：測量準確度的制約，流出系數(shù)非線性的制約，可膨脹系數(shù)的制約。線性儀表有較大范圍度，一般為10：1非線性儀表則較小，通常僅為3：1能滿足一般過程控制用流量測量和商貿(mào)核算總量計量。差壓式流量計屬于非線性儀表，新型的差壓式流量計的范圍度有所拓寬，經(jīng)實驗證明，槽道流量計的范圍度一般可以超過7：1實現(xiàn)節(jié)能降耗現(xiàn)已成為各大企業(yè)必須高度重視的極其重要和緊迫的任務(wù)。要實現(xiàn)節(jié)能的目標，必須選擇節(jié)能的儀表。節(jié)能儀表必須要具備兩個基本條件，一是要有較高的準確度，否則就難以用數(shù)據(jù)說明節(jié)能效果，也無法進一步采取節(jié)能措施，二是*壓損不宜過大。

除無阻礙流量傳感器外，大部分流量傳感器或要改變流動方向，或在流通通道中設(shè)置靜止的或活動的檢測元件，從而產(chǎn)生隨流量而變的不能恢復(fù)的壓力損失，其值有時高達數(shù)1ka首先應(yīng)按管道系統(tǒng)泵送能力和儀表進口壓力等條件，確定zui大流量時容許的壓力損失，據(jù)此選定儀表。因選擇不當而產(chǎn)生過大的壓力損失，往往影響流程效率。壓力損失較大的儀表短短幾年為測量付出的泵送費用往往超過低壓損而價格較貴儀表的購置等費用。

3.4基它方面流量計的費用主要是購置儀器的費用，運行維護費和流量計的流量調(diào)節(jié)和校驗的費用也應(yīng)當加以考慮。

流量測量的安全可靠，首先是測量方式可靠，即取樣裝置在運行中不會發(fā)生機械強度或電氣回路故障而引起事故；二是測量儀表無論在正常生產(chǎn)或故障情況下都不致影響生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。一般有可燃性氣體的場合，應(yīng)選用防爆型儀表。

4結(jié)束語必須同時考慮到多種因素，并且還得分清主次、綜合分析，才能找到適合的流量計類型，不可片面追求流量計某方面的優(yōu)異性能而忽略其它不利影響。