德國VSERS400流量計辦事處同時我們還經營:流量計準確度影響的實驗分析 1實驗要求 實驗用鐘罩式氣體流量計標定裝置標定DN50G65氣體渦輪流量計,其準確度等級為1.5級;最小流量為Qmls:10m'/h,最大流量為Qmax:100m³/h;流量計量程比為1;10;上游直管段要求:5D=50X5=250mm=25cm,'下游直管段要求:3D=50X3=150mm=15cm. 2實驗思路 實驗以在流量計前端安裝一對大小頭作為擾流件,在擾流件和流量計之間安裝不同長度的直管段。經過一定時間段的運行,確認標準裝置與流量計的流量偏差以及疣量計的重復性,以此分析擾流件對流量計準確度的影響。 3實臉分析 3.1在流量計.上游安裝40cm直管段,下游安裝19cm直管段實驗 流量計上游直管段長度大于5D(25cm),下游直管段長度大于3D(15cm),實驗安裝圖如圖1所示,示意圖如圖2所示。 實驗數據如表3所示。 從表3可以看出,擾流件安裝在距流量計上游端較遠時,其運行數據的流量偏差與重復性符合流量計的國家標準。 3.2在流量計上游安裝29.1cm直管段,下游安裝19cm直管段實驗 流量計上游直管段長度較大于5D(25cm),下游直管段長度大于3D(15cm),實驗安裝示意圖如圖3所示. 實驗數據如表4所示。從表4可以看出,擾流件安裝在距流t計上游端接近5D處時,其運行數據的流量偏差(qmin≤q≤qt部分)>3%,不滿足國家標準的要求,但其重復性符合流量計的國家標準。 3.3在流量計上游安裝19cm直管段,下游安裝40cm直管段實驗 流量計上游直管段長度小于5D(25cm),下游直管段長度大于3D(15cm),實驗安裝示意圖如圖4所示 從表5可以看出,找流件安裝在流量計上游端小于5D處時,其運行數據的流量偏差(qai≤q≤qt部分)>3%,不滿足國家標準的要求,但其重復性符合流量計的國家標準。流量計檢定時對檢定用流體的要求1.檢定用流體應為單相氣體或液體,充滿試驗管道,其流動應無漩渦。2.檢定用流體應是清潔的,無可見顆粒、纖維等物質當檢定用流體為液體時的要求:(1)其介質在管道內和流量計內任一點上的壓力應高于其飽和蒸氣壓。對于容易氣化的介質,在流量計下游應有一定的背壓。推薦背壓為最高檢定溫度下檢定用液體飽和蒸氣壓力的1.25倍(2)液體中不能夾雜氣體,在每次檢定過程中,液體溫度變化應不超過±0.5℃。(3)液體的黏度應盡量與流量計實際測量液體的黏度相一致。如有差異,對流量計的影響一般應不超過流量計最大允許誤差的1/3(4)當檢定液體的黏度不能滿足被檢流量計的要求時,可按其黏度修正公式進行黏度修正(5)由于電磁流量計只能測量導電液體。其檢定用液體的電導率應在5mS/m(50uS/cm)至500mS/m(5000uS/cm))的范圍內,或根據流量計制造廠給出的技術指標確定。當檢定用流體為氣體時的要求:(1)其介質與實際使用介質的密度、黏度等物理參數相接近(2)氣體中應無游離水或油等雜質存在,粉塵等固體物的粒徑應小于5um。(3)每一次檢定過程中,介質的溫度變化應不超過±0.5℃~±1℃。其壓力波動應不超過±0.5%。當檢定用氣體為天然氣時的要求:(1)天然氣氣質應符合GB17820-2012Z類氣的要求。天然氣的相對密度為0.55~0.80。(2)在檢定過程中,氣體的組分應相對穩定.天然氣取樣按GB/T13609-2012執行,天然氣組分分析按GB/T13610-2003執行。為了提高孔板流量計的準確度,可采取以下措施。1.標準孔板節流裝置的制造與安裝 利用標準孔板流量計測量天然氣流量必須嚴格按照SY/T6143-2004標準規定的各項技術指標,對標準孔板節流裝置進行設計、加工制造、檢驗、安裝和使用。特別是孔板直角入口邊緣尖子度和測量管內壁粗糙度的加工和檢驗;孔板前后直管段長度的保證,直管段圓度、臺階以及孔板與測量管同軸度的保證。另外,開發統一的標準孔板流量計的設計軟件,可提高節流裝置設計和儀表選型的技術水平。2.采用可換孔板裝置與定值節流裝置 可換孔板節流裝置是一種新型節流裝置,節流元件精確地安裝在固定的座體內(座體通過法蘭與管道連接),在不拆動管道或不停止流體輸送的情況下,可方便地提升孔板,進行檢查、清洗或更換,從而保證了計量準確度。采用液壓升降的裝置,孔板提升輕便,特別適用于大口徑孔板。這種節流裝置還配有清洗室和清洗機構,為解決污垢介質,特別是單井天然氣的準確計量提供了有效手段?! 《ㄖ倒澚餮b置改變了現有節流裝置根據計算結果加工其孔徑的方法,對每種通徑測量管道配以有限數量的節流件,孔徑系列按優先數系選用,每種通徑配35種不同孔徑比β值的孔板。目前節流裝置設計猶如量體裁衣,定值節流裝置則變成成衣選用,采用定值節流裝置有利于產品批量生產,降低生產成本,方便選用和使用,便于監督生產??蓳Q孔板節流裝置和定值孔板相配套,將改變傳統的生產方式,實現了節流裝置產品系列化、通用化和標準化,有利于提高標準孔板裝置計量的準確度?! 藴士装宕嬖诘娜秉c是入口直角銳利度易在流體沖刷下發生鈍化。據估計,鈍化嚴重的可能使流出系數偏移1%~2%,鈍化后其流出系數較為穩定,這在流量計算中給孔板入口直角銳利度的精確修正帶來很大的困難。標準噴嘴的流出系數是穩定的,另外,在同樣流量和相同β值時噴嘴的壓力損失只有孔板的30%。影響標準噴嘴推廣使用的主要原因是噴嘴制造成本高,在標準中噴嘴的流出系數不確定度較大(約2%)。采用定值節流件,專用加工設備實現批量生產,降低生產成本,而個別校準則可得到高精確度的流出系數,在天然氣流量測量中用噴嘴代替孔板,其優點是明顯的。3.應用合理的流量積算方案 根據天然氣計量工況條件和用戶對計量精度的要求,應采用對壓力、溫度和天然氣組分變化對流量自動部分補償或全補償的積算方案,計量系統測量儀表配備和精度的選用應符合GB/T18603-2001妖然氣計量系統技術要求》。用智能差壓變送器,壓力變送器、溫度變送器和流量計算機組成在線檢測系統,使溫度和壓力變化得到補償,可以提高測量準確度,降低流態脈動(或波動)引起的流量測量附加誤差??装辶髁坑嬃砍瘫纫话銥?~3,而實際測量天然氣流量變化有時會超過這個范圍。在這種情況下,其測量準確度顯著下降,如果采用定值節流裝置,寬量程智能差壓變送器與流量計算機配套使用,可方便地擴展流量量程或遷移量程,進而實現傳統孔板流量計的智能化。1.渦街流量計的測量范圍較大,一般10:1,但測量下限受許多因素限制:Re>10000是渦街流量計工作的最基本條件,除此以外,它還受旋渦能量的限制,介質流速較低,則旋渦的強度、旋轉速度也低,難以引起傳感元件產生響應信號,旋渦頻率f也小,還會使信號處理發生困難。測量上限則受傳感器的頻率響應(如磁敏式一般不超過400Hz)和電路的頻率限制,因此設計時一定要對流速范圍進行計算、核算,根據流體的流速進行選擇。使用現場環境條件復雜,選型時除注意環境溫度、濕度、氣氛等條件外,還要考慮電磁干擾。在強干擾如高壓輸電電站、大型整流所等場合,磁敏式、壓電應力等儀表不能正常工作或不能準確測量。2.振動也是該類儀表的一大勁敵。因此在使用時注意避免機械振動,尤其是管道的橫向振動(垂直于管道軸線又垂直旋渦發生體軸線的振動),這種影響在流量計結構設計上是無法抑制和消除的。由于渦街信號對流場影響同樣敏感,故直管段長度不能保證穩定渦街所必要的流動條件時,是不宜選用的。即使是抗振性較強的電容式、超聲波式,保證流體為充分發展的單向流,也是不可忽略的。3.介質溫度對渦街流量計的使用性能也有很大的影響。如壓力應力式渦街流量計不能長期使用在300℃狀態下,因其絕緣阻抗會由常溫下的10MΩ~100MΩ急降至1MΩ~10KΩ,輸出信號也變小,導致測量特性惡化,對此宜選用磁敏式或電容式結構。在測量系統中,傳感器與轉換器宜采用分離安裝方式,以免長期高溫影響儀表可靠性和使用壽命。渦街流量計是一種比較新型的流量計,處于發展階段,還不很成熟,如果選擇不當,性能也不能很好發揮。只有經過合理選型、正確安裝后,還需要在使用過程中認真定期維護,不斷積累經驗,提高對系統故障的預見性以及判斷、處理問題的能力,從而達到令人滿意的效果。1)電磁流量計傳感器內流體的流動方向必須與傳感器上流動方向一致;2)必須保證電磁流量計傳感器測量管內在所有時間始終充滿被測流體,電磁流量計傳感器不能在不滿管和有可能出現空管情況下工作;3)電磁流量計傳感器應選取管內流體脈動較小的位置作為測量點。一般情況下,離泵、閥門等較遠的地方,儀表指示比較平穩,波動較少;4)測量雙相流體時,應選擇不易引起相分離的地方;5)對于聚四氟乙烯襯里的傳感器,應避免安裝在負壓管道和有可能產生瞬間負壓的地方;6)要避免容易產生液體電導率不均勻的場所,如添加液的電導率與基液不同,加液點最好設在傳感器下游?! 「鶕浀淅碚?,電磁流量計傳感器測量管內流速分布為軸對稱時,電磁流量計的測量準確度不受流速分布的影響。電磁流量計是一種測量導電介質體積流量的感應儀表,在進行現場監測顯示的同時,可輸出標準的電流信號,供記錄、調節、控制使用,實現檢測自動控制,并可實現信號的遠距離傳送。電磁流量計具有精度高、靈敏度高、穩定性好等優點,在供水企業中有著廣泛的應用前景,特別是在大口徑、安裝環境好的工廠、居民區等場所,雖然智能電磁流量計的使用已經非常成熟。但是,仍有一些問題需要注意。一、信號傳輸問題: 一體式智能電磁流量計在區域管網中運行時,可以為城市供水調度提供一定的決策信息。因此,用戶對電磁流量信號的實時性和連續性提出了更高的要求。如果智能電磁流量計能完成儀器本身信號的自動轉換和無線傳輸,減少數據采集的兼容或相互轉換等困擾,那將為企業的使用提供便利,也將為儀表的推廣應用增加更大的優勢。二、電源問題: 目前電磁流量計不自帶電源,造成了室外安裝不方便,一旦斷電,將造成用作結算水表的流量計數據缺失,這樣對其斷電時段缺失水量的計量與推算也就提出了新的問題。若電磁流量計能自帶電源,就能從根本上解決這一問題,也將促進其在結算水表中的推廣應用。三、防雷問題: 一體式智能電磁流量計在雷雨天氣覆蓋較廣的地區防雷是個重要的工作。在嚴格做好接地、電源保護后,在空曠地區安裝的電磁流量計被雷擊的概率還是很高。所以簡單有效的辦法是提高流量計自身的防雷性能,如不能根本性解決,則應對其內部電路進行分離保護,這樣即使雷擊損壞,也能降低更換成本。1.渦輪流量計的始動流量值qvmin很大程度上取決于軸和葉輪前后軸承間的機械摩擦阻力矩7b,而它是由軸承與軸的微小間隙內流體與固體壁面的粘性摩擦引起的,且內部流體可認為始終處于層流狀態。Tb越小,qvmin也越小,因此為了使渦輪流量傳感器在小流量測量范圍內能夠體現良好測量性能,最重要的是要減少軸和軸承之間的機械摩擦。2.流體介質密度ρ與qvmin值成反比,ρ越大,則qvmin越小。液體密度受溫度影響不大,相比之下溫度的變化會較大程度改變氣體密度,所以測量氣體時要留意溫度因素,以防引起傳感器特性曲線的變化。3.同樣條件下,葉片安裝角β越大,則qvmin越小?! ‘敱粶y流體流量大于qvmin后,流量繼續增加會使葉輪旋轉角速度加快,此時流體因素阻力矩與機械摩擦阻力矩相比占據主要地位,故可認為Tb=0。由于流體流動狀態不盡相同,而渦輪流量計傳感器實際的特性曲線受流體流動狀態影響.德國VSERS400流量計辦事處1.總體設計 氣體渦輪流量計系統軟件包括初始化程序、主程序、中斷控制程序、流量、溫度、壓力檢測程序以及鍵盤顯示程序等。初始化程序主要完成單片機初始化和設置計數方式等。主程序主要通過查詢標志位SET_RUN和OPERATE來判斷程序是運行狀態還是設置狀態,然后調用相應的處理子程序。首先開全局中斷,允許單片機響應所有中斷源產生的中斷請求;當單片機查詢到標志位SET_RUN被置位時,就進入設置狀態,對儀表系數進行設定;進入運行狀態后還要查詢標志位OPERATE是否被置位,被置位后就進行溫度與壓力的.A/D轉換、流量的計算和數據的儲存。中斷程序用于查詢定時時間,進入中斷服務子程序完成流量采集、工作狀況“下溫度和壓力采集,瞬時流量和累積流量的計算。系統主流程圖如圖3所示。2.流量溫度壓力信號采集 流量信號的采集主要通過計數器MR0中斷服務程序完成,采用定時器模式,定時時間設為1so定時時間到,比較寄存器里面的內容,大于1s則對計數器IMR1讀數,以獲得流量信號的頻率,并清零;小于1s,則加1后結束。 溫度和壓力信號的采集是通過PICI6F877單片機內部的ADC模塊將其轉換成數字量,采樣完成后計算出溫度和壓力值,并將這兩個數值在液晶屏上顯示出來。3.鍵盤顯示 設置3個鍵盤,利用電平變化中斷功能來實現,采用延時去抖法,按鍵有效就進入按鍵處理程序。F表示功能鍵,用KI來表示,每按一-次表示在流量顯示和溫度、壓力顯示間切換,-表示移位鍵,用K2表示,↑為增加鍵,用K3表示。如果F+→(即Kl+K2)被按下,則設置標志位置1,主程序查詢到其置1后,就進入設置狀態。在該狀態下,→(K2)鍵定義為移位鍵,以閃爍表示光標所在位,每.按一次,閃爍移到下一位,到最后一位回閃第一一位。↑(K3)定義為增加鍵,對光標所在位的數值進行修改,每按--次,循環增加一個定義單位,定義單位視參數類型而定。當程序查詢到↑+→(K2+K3)被按下時,就把累積流量清零,并把標志位置1,當查詢到F(K1)鍵被按下時,每按-一次,在流量顯示和溫度、壓力顯示之間切換。氣體渦輪流量計采用段式液晶顯示器LCM103來顯示瞬時和累計流量,同時實時顯示溫度和壓力"。f 管道式大口徑流量計的在線校準方法,一般為標準表比對法、利用蓄水池作為測量容器的液位落差法和檢測電氣參數法,比如CJ/T364-2011《管道式電磁流量計在線校準要求》中,規定了標準表比對法和電氣參數檢測法。在不得已情況下采用驗證方法,如經常采用的物料平衡法、熱量平衡法、設備能力法、流量增量驗證法等。近年來發展起來的非實流法校準液體超聲流量計的現場校準方法,主要是通過測量聲速來實現液體超聲流量計現場校準,適用特大口徑的流量計,如國家頒布實施的JJF1358--2012《非實流法校準DN1000~DN15000液體超聲流量計校準規范》。 本文在線校準試驗采用1.0級夾裝式時差法.超聲流量計作為標準表,被測流量計是管道大口徑電磁流量計,校準測量時間為20~30min。在線校準方法參照JJG1033--2007《電磁流量計檢定規程》和CJ/T364-2011《管道式電磁流量計在線校準要求》。2012年、2013年的部分試驗結果如表2所示,其余約60臺電磁流量計的試驗結果以計量誤差分布圖給出,如圖1所示。 從表2和圖1中可以看出,其計量誤差大部分在±5%左右,但有的誤差甚至超過±10%,最大的計量誤差接近±20%。究其原因,除流量計選型有誤(實際管道流速在電磁流量計規定流速的下限附近或以下),安裝不規范.(如閥門件擾流等),直管段不足和存在非滿管流等缺陷需要進行改造外,還有現場在線校準.時諸多因素的影響。1、孔板流量計計量天然氣的優勢分析1)孔板流量計的結構組成比較簡單,性能穩定可靠,節流裝置運行穩定安全,整體使用壽命較長,且成本較為低廉,綜合效益優勢突出,校驗檢測質量合格。2)孔板流量計能夠使區域性液體流動速度增加,降低靜壓力標準,產生壓差,通過對壓差進行測量的方式來評估待測定區域內流體流量的大小,故而測量精度較高,誤差小。3)孔板流量計生產制造過程當中的相關檢測件以及差壓顯示儀表能夠由不同的生產廠家進行生產制造與供貨,具有專業化、規?;a的價值與潛力。4)由于孔板流量計在作用于天然氣計量的過程當中,標準節流件為全世界通用,且有大量的國家、國際、行業標準作為支持,實際應用中不需要進行實流校準,操作步驟簡單,質量控制可靠,且數據精度有所保障。2、孔板流量計計量天然氣的誤差消除1)要求從設計安裝的角度入手,重視對孔板流量計作業質量的嚴格控制。當前我國存在大量標準的孔板流量計安裝操作規范,當中對孔板流量計在安裝過程當中的各項技術指標進行了詳細、精確的規定。同時,安裝期間還要求根據孔板前阻力件的結構形式,對應配置長度符合要求的直管段,工程實踐中同時要求,直管段長度應當挖制在≥30d單位以上。若受客觀環境條件影響,無法滿足這一一要求,則需要在直管段上通過增設整流器裝置的方式縮短安裝長度。安裝期間,還要求對孔板流量計入口端相對于管道線的方位進行控制,垂直角度90.0°進行控制,偏差應當嚴格控制在±1.0°范圍之內。2)要求從應用維護的角度入手,重視對脈動流的消除與控制。為了最大限度的消除孔板流量計作業期間的脈動流,需要將天然氣當中的水分最大限度的從管線中脫出出來,具體的技 術措施為:管道低處安裝分液器,消除管線內部所累積的積液。與此同時,還需要在確??装辶髁坑嬜陨碛嬃啃阅艿幕A之上,合理控制測量管道內部內徑參數,同時合理提高管道差壓取值標準。除此以外,還可以在測量點以前的入口端增設調壓閥部件,使孔板流量計計量期間的輸出壓力能夠取值比較穩定。相同類型的方法還有:將緩沖罐加裝在測量管道以前位置,使氣體能量能夠得到及時的儲存與釋放,達到對抗差壓波動的目的,避免天然氣計量作業期間,脈動現象對計量精度所產生的不良影響。1、根據工藝設計資料和實際情況確認使用流量范圍,在計算基礎上確定流量計的口徑。若渦街流量計選型過大,管道內介質的流速低于流量計工作的下限值,就會產生小流量時輸出信號不穩定,大流量時輸出信號穩定。2、流量計附近有大功率的電機或強電場時,容易引起干擾信號,有可能管道內無介質流通,但僅表有流量顯示。動力線同流量計信號輸出線并排走向靠近時,有可能使流量計輸出信號偏小。管道內有正常流量,但傳感器輸出頻率偏小很多。33流量計應單獨接地,若接地不良,或管道振動.大,而引入干擾信號就會產生管道內無流量,但傳感器有輸出信號。3、流量計應單獨接地,若接地不良,或管道振動.大,而引入干擾信號就會產生管道內無流量,但傳感器有輸出信號。4、流量計調節閥門應裝在流量計下游,若閥門裝在流量計上游,在小流量時產生射流,會引起流量值的偏差和穩定性。5、介質溫度小于150℃時選一體型,高于150℃時或環境溫度、溫度都比較高時,應選用分體型。6、渦街流量計投用前,對管道應進行清洗,以沖掉管道內的鐵銹、焊渣等雜物,防止擊壞儀表。德國VSERS400流量計辦事處電磁流量計未輸出流量信號故障問題,通常是因電纜或電源故障、管道內部沒有充滿流體介質、液體相反流動方向等因素所致。對于以上可能會引發故障問題因素,需對儀表的電源供電與電纜連接情況做好細致檢查,并對管道內部測量流體的介質流動方向正確與否、管道是否充滿等實施細致檢查。電磁流量計具體運行期間,需確保儀表內部所測定流體流動為正確方向,要和殼體上方箭頭方向相一致。流體介質并沒有充滿管道大部分是因傳感裝置安裝位置或者測量管網位置并未與設計安裝實施標準相吻合。如圖1所示,c、d位置處為傳感裝置最佳安置位置;細致檢查傳感裝置器件完整性、測量管道內壁期間,需注重對傳感裝置重點零部件、各個接線端完好性的檢查。儀表若未輸出流量信號,也會因轉換裝置故障問題所致,可及時將線路板替換好,做好轉換裝置故障排查工作。較低流量與儀器參數設定期間,小信號較高切除設定,流量一邊會有不顯示現象產生。對此,務必注重對此方面故障問題的檢查分析及有效排除,及時做好相關零部件更換處理,保證整個儀器可維持良好運行狀態。
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