2.1孔板流量計的工作原理
標準孔板流量計是典型的差壓式流量計。流體流經孔板流量計時,流束在孔板處形成收縮使流束的面積變小,流束的流速增加靜壓力降低,在孔板前后產生差壓。流體的速度越大,產生的差壓也越大,所以可通過測量差壓來計算出天然氣流過孔板流量計的流量大小。這種測量流量的方法是以能量守恒定律和流動連續性方程為基礎的。節流件前后的壓差信號如與流量2有如下的關系:流量2與差壓JP的開平方成正比例關系,因此,流量0是流體流經孔板后檢測出產生的壓差信號間接地測出,這就是孔板流量計的測量原理。
2.2孔板流量計的組成
天然氣流量計量系統是由天然氣計量用的流量計(或裝置)本體、二次儀表(或檢測補償計算裝置)以及天然氣組分分析系統構成,該系統具備測量、計算、分析和積算設備組成的完整體系1"】。其中,最常用的流量計是孔板流量計(或稱標準孔板流量計)和容積式流量計。目前已有一體化孔板流量計,讓高級孔板閥、溫度變送器、差壓變送器、壓力變送器及流量積算儀配合用于流量計量。與原有流量計算機模式相比較,不需要在輸配氣站場安裝流量計算機,而是將積算儀與相關變送器整合在一起,現場安裝。為了確保流量測量的準確度,保證流體的流動情況能夠達到速度分布充分發展,國家相關標準或行業規范都規定了孔板流量計前后直管段的要求。
(1)孔板節流裝置
孔板、孔板夾持器及上下游測量管組成了孔板節流裝置。孔板被稱為一次元件,是產生差壓的重要元件。必須按規定的要求加工出孔板汗孔。孔板是安裝在孔板夾持器上的,且取壓孔也是在孔板夾持器上鉆出,并安裝存差伍信號引管。上下游測量管是指上游靠近孔板10D和下游4D直管段這一管段。它的組成如圖2-1所示。應當特別注意,測量管只是孔板上下游所要求的直管段的一部分,在孔板流量計選型設計、安裝檢驗、使用維修中,第一要按照國家標準所要求的孔板上下游直管段長度配足其余部分。
在孔板流量計出廠時還應有一段引壓管、直通式截止閥及連接上下游測量管的法蘭來確保孔板節流裝置的安裝。這樣保證差壓信號正確、準確傳遞使之符合安裝標準以及用戶方便。
(2)二次測量儀表
二次測量儀表是孔板流量計的基本部分。它主要負責測量出氣流溫度、靜壓和差壓等其它使天然氣流量準確測量的基本參數。天然氣成分分析儀表、密度測量儀表、溫度測量儀表、靜壓測量儀表和差壓測量儀表等是最基本的二次測量儀表。
(3)信號引線
信號引線是用來連接孔板流量計的一次裝置和二次測量儀表的。信號引線有兩種:一種是傳遞電信號傳輸線的控制電纜;另一種是傳遞壓力信號而被作為引壓管線的無縫鋼管。
①電信號引線
流量測量系統中大量使用電子設備和儀器儀表,這是為了實現天然氣流量計量準確度較高的要求和滿足計量技術的發展。電信號引線可使用任何準確、正確傳送電信號的電纜或電線,但銅芯線是最理想的。
②引壓管線
常用的引壓管線有DN18或DN14無縫鋼管,而不繡鋼無縫管是最理想的引壓管線。為了及時響應靜壓及差壓的波動和減少泄漏的可能性,引壓管線應盡可能短。為確保一次裝置所產生的測量信號準確、正確地傳遞和有利于排除引壓管線內的析出物,引壓管線的設計選型、安裝敷設都應十分注意。
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