简单叙述智能质量流量计在天然气测量上的运用

科氏力质量流量计最大的特征就是可以直接检测流体的质量，在液体流量检测中运用广泛，特别是成品油的长输管道买卖计量；但在天然气计量方面，还很少运用，本文根据质量流量计的特征，介绍一下其在天然气计量方面的运用。

 

 1 质量流量计作业原理

 

 科氏力质量流量计的作业原理在许多资料里都有详细的介绍，只简要介绍双U型管质量流量计的原理，其结构及作业原理，如图1所示。

 

图1 双U型管质量流量计的结构及作业原理

 

 从图1可以看出，在双U型检测管质量流量计傍边，入口处的分流管把流入的介质均等地一分为二，送到两根检测管中，两根检测管由于驱动线圈的作用，以必定的固有频率及必定的振幅，产生以支点为轴的相对振动。在没有流体活动的状况下，两根检测管平行振动，进出口检测线圈检测出来的信号相同，没有相位差。

 

  当检测管中有流体流过期，双U型振动管由于振动方向相反，在科里奥利里的作用下，产生如图2所示的扭动，该扭动的角度大小与流过振动管中流体的质量流量成正比，扭动的角度可以经过进出口检测线圈检测出来的信号相位差测得，即质量流量=流量计系数 相位差。

 

图2 双U型振动管产生的扭动

 

 2 质量流量计特征

 

 2.1 利益

 

 根据作业原理和结构剖析，与其它流量计比较，质量流量计检测天然气具有以下利益：

 

 （1）计量准确度高（ 0.5%），稳定性好，实在结束了高精度的直接流量检测。

 

 （2）量程比高，广泛可以抵达20：1至50：1，有的质量流量计其规划度已高达100：1以上。

 

 （3）不受管内流体活动状况的影响，在流量计上下游不用设置直管段。

 

 （4）检测管内无可动部件，也无阻挠流体活动的部件，使流量计更便于维护和清洗，运用寿数更长。

 

 （5）对介质的适应性较广，可运用于维护较困难的脏气或湿气的计量。能运用于气体组份和密度改动较大的状况。

 

  （6）特别适用于以质量为基础的买卖告知计量和进程控制的运用场合。

 

 2.2 缺点

 

 当然，质量流量计也有缺点，选用时应充沛留心以下几点：

 

 （1）不能用于检测密度太低的天然气。

 

 （2）对外界振动搅扰较灵敏，质量流量计对设备固定有较高要求。

 

 （3）不能用于大管径流量检测。

 

 （4）有较大的体积和重量；压力丢掉也较大。

 

 （5）价格昂贵。

 

 3 质量流量计计量办法

 

 现在，在国际上天然气买卖计量告知有3种体系：一是标准参比条件下的体积量计量，二是质量计量，三是标准参比条件下的能量计量；这三种计量办法，质量流量计都可以独自或配套其它设备结束；现有的相关标准是国际的AGA11#陈说和国内的SY/T6659-2006《用科里奥利质量流量计检测天然气流量》。

 

 3.1 质量计量

 

 由于质量流量计可以直接检测天然气的瞬时质量流量，在质量计量方面有得天独厚的优势，不需求其它检测设备，就可独立结束。

 

德国E+H浅谈质量流量计在天然气计量的运用

 

3.2 标况体积计量

 

 质量流量计测得的天然气的瞬时质量流量，除以根据天然气组分核算的标准参比条件下的天然气密度，就可得到标准参比条件下的体积流量。

 

   （1）

 

 式中：qn 标准参比条件下的瞬时体积流量；

 

 qm 瞬时质量流量；

 

 Pn 标准参比条件下的绝对静压力，0.101325MPa；

 

 Mn 气体的摩尔质量；

 

 Zn 标准参比条件下的气体紧缩因子；

 

 R 通用气体常数；

 

 Tn 标准参比条件下的气体热力学温度，293.15k。

 

从公式（1）中可以看出，不需求检测流体的温度和压力，只需知道气体的摩尔质量，就可将质量流量转化为标准参比条件下的体积流量（Zn是Mn的函数）。

 

 3.3 能量计量

 

 能量流量经过质量流量与发热量乘积核算得到。

 

   （2）

 

 式中：qe 瞬时能量流量；

 

 qm 瞬时质量流量；

 

  标准参比条件下的天然气质量发热量。

 

 4 在天然气计量中的运用规划

 

 4.1 质量流量计在管输天然气中的运用

 

 尽管质量流量计有许多利益，但其不能用于大管径流量检测、压力丢掉较大、价格昂贵等缺点，约束了其在天然气长输管道的计量运用；现在，长输管道的干流天然气计量仪器是超声波流量计、涡轮流量计和孔板流量计。

 

 孔板流量计由于有准确度较低，量程比小，压力丢掉大，流量计前后的直管段要求较长，占地面积大，参与检测的元件较多需求维护的环节较多等缺点。而超声波流量计准确度高、量程比大，无压力丢掉，节约动力；无运动部件，维护量小，可节约许多的人力和物力。所以超声波流量计的性能价格比要远远高于孔板流量计，现在超声波流量计现已逐渐替代了孔板流量计成为天然气买卖告知的志向产品。

 

 气体智能涡轮流量计的运用前史较长，技术较为老到，现在在国际天然气计量领域运用也较为广泛。其特征是准确度较高，稳定性较好，量程比较宽，所需的直管段较短，占地面积小。可是气体涡轮流量计对被测介质的清洁度要求较高，由于涡轮流量计的叶轮容易损坏，所以一般要求流量计前设备过滤器；且在投运操作上也有很高的要求。导致涡轮流量计的后期维护修补量较大。

 

 尽管超声波流量计有诸多利益，可是由于超声波流量计的检测原理为传达时间差法，当超声流量计的口径变小时其声波传达的声程变短，传达时间也相应变短，传达时间差就会很难得到准确的检测，这使小口径的超声波流量计的量程比和准确度都会下降。

 

 所以在管输天然气计量中，给质量流量计留下的运用空间基本上只要小口径（DN100以下），和较脏的天然气两种状况，在这两种状况下，质量流量计可充沛发挥出其利益。

 

 此外，在燃驱压气站自耗气计量中，
也会有超卓的体现，由于站内生活用气和紧缩机燃料气的用气量供气启停频率较高，特别是流量动摇规划很大（现动摇最大的站抵达5~20000Nm3/h之多），构成对流量计的冲击较大，就现在的技术而言，在全规划内准确检测比较困难。质量流量计具有具有50：1的量程比（示值规划抵达500：1），远远大于其他几类流量计，加上设备检测管内无可动部件，也无阻挠流体活动的部件，不需求前后直管段，节约占地面积等利益。合适用于自耗气流量总计量。

 

 4.2 质量流量计在天然气出产井计量的运用

 

 天然气出产井外输管线内，压力、温度、杂质含量以及出产状况下密度多变，准确计量十分困难，这种状况不适用于惯例的流量计，而质量流量计由于上述特征，可以彻底解决这些问题。

 

 4.3 质量流量计在液化天然气（LNG）计量中的运用

 

 液化天然气（LNG）是动力结构中的重要组成部分，我国已有多个LNG项目投用或正在建造；LNG液化后的体积约为标准状况下气体的1/600，运送本钱仅为管道运送的1/6左右，但LNG的运送一般选用高压、低温（约-160 C），整个储运进程对设备、出产工艺、人员都有很高要求。从LNG的出产进程来看，其计量可分为液化前、液化后和气化后三种，液化前和气化后属气态，天然气的气态计量国内外均有完备的相关标准及老到的流量计选型，这里只谈谈LNG液化后的计量。

 

 LNG液化后的计量与油品类似，以质量（t）为告知单位；由于LNG自润滑性差，选用容积式或涡轮流量计进行动态计量时，会构成转子轴与定子轴承之间，转子与计量腔内壁之间磨损严峻，直接影响流量计的寿数；而质量流量计的计量腔内无可动部件，克服了LNG自润滑性欠好构成的影响，一同，它直接测得LNG的告知质量，而其它类型流量计测得的是体积流量，有必要再测得温度、压力和密度等参数，才华换算成告知质量；其间的密度检测假如选用在线密度计，其价格与质量流量计附近，假如选用离线剖析，由于高压、低温，采样的代表性欠好，一同，由于LNG饱满蒸汽压高，在常压下无法检测密度，只能用色谱剖析法检测，不只检测本钱高，操作凌乱，并且检测准确度难以保证。由此可以看出，质量流量计是检测LNG的志向流量计；现在，最大的问题是缺少在线实流检定的数据来证明实践的检测不确定度契合检测要求。

 

 5 留心事项

 

 质量流量计对设备固定有较高要求，经过近年来质量流量计在成品油计量的运用实践，质量流量计设备要求已很老到，并且量化，在实践运用中要严格遵守，才华保证抵达质量流量计的各项目标，此内容在各种材猜中已有详细描述，本文不再赘述。以下关键说说其它问题。

 

 5.1 结构问题

 

 由于天然气密度小，相同流速下，质量流量比液体要小得多，检测到的由科氏力产生的相位差也小得多，为保证检测准确度，应选取在检测的质量相一同能产生形变较大的质量流量计结构；在相同的大小的科氏力作用下，检测径向间隔越长的结构其形变越大，根据某厂家的供给的资料，在最大流量下，U型检测管测得的相位差是直管检测管的5倍，所以，检测天然气时，应优先选用U型检测管的质量流量计。

 

 5.2 压力补偿问题

 

 质量流量计的操作压力上升后，检测管会增大、变硬，产生一个负向过失，其值在压力较高是不容忽视的；例如，CMF400型质量流量计的压力修改系数是-0.15%/MPa，在8MPa的操作压力下，会产生-1.2%的过失，远超过流量计本体过失，这就需求增加压力变送器进行实时补偿。

 

 5.3 校准/检定问题

 

 SY/T6659-2006中要求用于天然气买卖计量的质量流量计在运用前、修补后和运用抵达检定周期时应进行检定，并宜进行实流检定。但AGA11#陈说中明确指出，科氏力质量流量计校准运用液体而不是运用气体，运用液体校准而运用于气体计量，具有相同的目标，也就是说，经过研讨，国内标准与国际标准在恰当的条件下对标，那么，用于天然气检测的的质量流量计可以在常见的液体标准设备进步行检定，将大大改善现在天然气买卖计量流量计只能送南京或华阳检定的现状，节约许多的送检本钱。

 

 6 结论

 

 科氏力质量流量计以其自身的利益，短短几年时间，在成品油买卖计量等方面迅速发展并广泛，尽管在天然气买卖计量运用还比较少，但在小口径、脏污天然气，燃驱压气站自耗气，天然气出产井，LNG等方面的计量，有着其它流量计不行比较的利益，在这些领域必将迅猛发展。