天然氣計量技術課件

一、工作原理超聲波流量計測量原理圖1-換能器1；2-聲楔；3-管；4-換能器2

一、工作原理超聲波流量計測量原理圖一、工作原理讓超聲波在管道內向逆流和順流沿斜線方向傳播，分別測量它們的傳播時間，其傳播時間差與氣體的軸向平均速度有關，從而應用數(shù)值計算技術得出氣體流量。一、工作原理讓超聲波在管道內向逆流和順流沿斜線方向傳播，分別二、流量計組成超聲流流量計由流量計表體、超聲波換能器、電子元件及微處理器系統(tǒng)（信號處理單元）、、流量顯示等組成。它利用壓電材料的壓電效應，采用適當?shù)陌l(fā)射電路，把電能加到發(fā)射換能器的壓電元件上，使其產(chǎn)生超聲波振動。超聲波以某一角度射入流體中，然后由換能器接收，經(jīng)壓電元件轉變成電信號，送入信號處理單元。二、流量計組成超聲流流量計由流量計表體、超聲波換能器、電子二、流量計組成及類型超聲流量計系統(tǒng)組成二、流量計組成及類型超聲流量計系統(tǒng)組成聲道布置聲道布置三、主要特點檢測件內無阻礙物，無可動易損零部件，不干擾流場，不會堵塞。無附加壓損，節(jié)約能耗。適用大管道大流量測量，儀表造價與管道尺寸無關（帶測量管檢測件除外）;精度高。它已在天然氣工業(yè)貿易輸送，氣體分配、控制和檢漏等各方面廣泛使用。三、主要特點檢測件內無阻礙物，無可動易損零部件，不干擾流場，四、選用注意事項超聲流量計的選型是一項比較復雜的工作，它涉及換能器類型，聲道設置方式，轉換器及其附件的選用，現(xiàn)場安裝設計及配套器材的準備等。超聲流量計選型包括被測介質種類，儀表性能參數(shù)，換能器類型及其適用范圍，換能器夾具類型，轉換器基本功能，直管段長度要求及聲道設置等。

四、選用注意事項超聲流量計的選型是一項比較復雜的工作，它涉及第四節(jié)旋進旋渦流量計旋進旋渦流量計是一種新穎的流量儀表，它具有流量范圍寬，精度較高，無可動部件，不受介質的壓力、粘度和組成等的影響，而且體積小，便于安裝和維修。旋進旋渦流量計已廣泛應用于天然氣流量測量中。第四節(jié)旋進旋渦流量計旋進旋渦流量計是一種新穎一、工作原理旋進旋渦流量計原理圖1—殼體；2—旋渦發(fā)生器；3—選擇按鈕開關；4—智能流量積算儀；5—壓電傳感器；6—出口導流體

一、工作原理旋進旋渦流量計原理圖一、工作原理沿著軸向的流體進入流量計進口時，旋葉強迫流體進入旋轉運動，于是在旋渦發(fā)生體中心產(chǎn)生旋渦流，旋渦流在文丘里管中旋進，到達收縮段突然節(jié)流使旋流加速。當旋渦流突然進入擴散段后，因回流的作用強迫進行旋進式二次旋轉，如果儀表內部具有最優(yōu)化的幾何結構，那么在寬量范圍內，旋渦的頻率就與流量成正比，并為線性。一、工作原理沿著軸向的流體進入流量計進口時，旋葉強迫流體進入一、工作原理旋渦的頻率由壓電傳感器檢測，壓電傳感器檢測的微弱電信號經(jīng)前置放大器放大、濾波、整形后變成頻率與流量成正比的脈沖信號，最后送往智能流量積算儀進行運算與處理，顯示累積流量和瞬時流量。一、工作原理旋渦的頻率由壓電傳感器檢測，壓電傳感器檢測的微弱二、旋進旋渦流量計產(chǎn)品

TDS系列流量計LUXZ－B型流量計二、旋進旋渦流量計產(chǎn)品TDS系列流量計LUX三、流量積算儀三、流量積算儀四、主要技術參數(shù)公稱直徑：20~200mm；量程比：10︰1～15︰1；精度等級：0.5、1.0、1.5;環(huán)境溫度為－30～50℃，介質溫度為-30～110℃，相對濕度為5～95%，大氣壓力為86～106kPa。四、主要技術參數(shù)公稱直徑：20~200mm；五、旋進旋渦流量計的特點無機械磨損，避免了堵、卡故障，不易腐蝕，有效地延長了正常運行壽命，直接輸出脈動信號，提高了計量精度；不受介質密度、粘度影響、量程比寬、安裝使用方便、安全防爆；安裝時只需較短的直管段甚至可不用；既可一體化安裝又可將流量變送器與智能流量積算儀分離安裝，實現(xiàn)遠距離顯示；信號輸出可為脈沖信號或4～20mA模擬信號。五、旋進旋渦流量計的特點無機械磨損，避免了堵、卡故障，不易腐第五節(jié)天然氣熱值計量天然氣發(fā)熱量直接測量方法間接測量方法第五節(jié)天然氣熱值計量天然氣發(fā)熱量一、天然氣發(fā)熱量

1.高位發(fā)熱量

規(guī)定量的氣體在空氣中完全燃燒時所釋放出的熱量。在燃燒反應時，壓力p保持恒定，所有燃燒產(chǎn)物降至規(guī)定的反應物溫度t相同的溫度，除燃燒中生成的水在溫度t下全部冷凝為液態(tài)外，其余所有燃燒產(chǎn)物為氣態(tài)。一、天然氣發(fā)熱量1.高位發(fā)熱量一、天然氣發(fā)熱量2.低位發(fā)熱量

規(guī)定量的氣體在空氣中完全燃燒時所釋放出的熱量。在燃燒反應時，壓力p保持恒定，所有燃燒產(chǎn)物的溫度降至指定的反應物溫度t相同的溫度，所有燃燒產(chǎn)物為氣態(tài)。一、天然氣發(fā)熱量2.低位發(fā)熱量一、天然氣發(fā)熱量3.天然氣發(fā)熱量計算GB/T11062《天然發(fā)熱量、密度、相對密度和沃泊指數(shù)的計算方法》

理想發(fā)熱量(kJ/m3)真實發(fā)熱量(kJ/m3)一、天然氣發(fā)熱量3.天然氣發(fā)熱量計算理想發(fā)熱量(kJ/m3一、天然氣發(fā)熱量計量中天然氣的發(fā)熱量：天然氣的低位發(fā)熱量（有效發(fā)熱量）；國內天然氣發(fā)熱量的計量參比條件、燃燒參比條件都是293.15K、101.325kPa。一、天然氣發(fā)熱量計量中天然氣的發(fā)熱量：天然氣的低位發(fā)熱量（有二、直接測量方法直接測量天然氣發(fā)熱量的主要有水流吸熱法、煙氣吸熱法和金屬膨脹法；水流吸熱法測燃氣發(fā)熱量是公認的最基本測試方法；其方法采用GB12206《城市燃氣發(fā)熱量測定方法》。二、直接測量方法直接測量天然氣發(fā)熱量的主要有水流吸熱法、煙氣水流吸熱法測量原理測量原理是將氣體燃料連續(xù)地通過量熱計，使其完全燃燒，燃燒所釋放出來的熱量被逆流而過的水流連續(xù)吸收，根據(jù)燃燒掉的氣體燃料的容積，以及在此氣體燃燒時間內通過的水量和進、出水的溫度差，就可以計算出氣體燃料的熱值。水流吸熱法測量原理測量原理是將氣體燃料連續(xù)地通過量熱計，使其水流吸熱法測量原理Hl—天然氣的低位熱值，kJ／m3；C—水的比熱，kJ/（kg·℃）；W—燃燒時間內通過量熱計的冷卻水質量，kg；ti—水的進口溫度，℃；

t?！獮樗某隹跍囟龋?；V—為燃燒掉的燃料氣體容積，m3；Hw—量熱計的冷凝水潛熱，kJ／m3。水流吸熱法測量原理Hl—天然氣的低位熱值，kJ／m3；三、間接測量方法采用氣相色譜儀分析天然氣組分，由天然氣組分計算天然氣發(fā)熱量。組分分析執(zhí)行GB/T13610《天然氣的組成分析氣相色譜法》，可在線和離線測量；國內天然氣熱值計量以間接測量為主；三、間接測量方法采用氣相色譜儀分析天然氣組分，由天然氣組分計1.熱值計量系統(tǒng)1.熱值計量系統(tǒng)2.在線式熱值自動測試儀2.在線式熱值自動測試儀2.在線式熱值自動測試儀上圖是日本橫河電機公司的CM6G型燃氣熱量計的組成方框圖，主要由：空氣穩(wěn)壓部分；燃氣穩(wěn)壓部分；壓差檢測部分，包括孔板流量檢測及差壓變送器；噴嘴燃燒及熱值檢測部分；密度計和運算器。2.在線式熱值自動測試儀上圖是日本橫河電機公司的C第六節(jié)計量技術進展與發(fā)展趨勢國內外天然氣計量狀況我國天然氣計量技術新進展天然氣計量新的觀念與發(fā)展趨勢

第六節(jié)計量技術進展與發(fā)展趨勢國內外天然氣計量狀況一、國內外計量狀況從流量計選型上，歐洲主要使用渦輪、腰輪流量計，如在荷蘭渦輪、腰輪流量計的使用約占80%，在加拿大渦輪流量計的使用約占90%，而美國則以使用孔板為主，約占80%。從整體上來看，在流量計使用上，70年代形成了孔板使用高潮，80年代形成了渦輪流量計使用的高潮，90年代中后期則掀起了超聲流量計熱潮。

一、國內外計量狀況從流量計選型上，歐洲主要使用渦輪、腰輪流量一、國內外計量狀況

在流量標準方面，相繼推出具有代表性的標準如天然氣流量標準孔板計量標準（AGANo.3）、氣體渦輪流量計標準（AGANo.7）、天然氣及其他烴類氣體的壓縮性和超壓縮性標準（AGANo.8）、用氣體超聲流量計測量天然氣標準（AGANo.9）、用差壓裝置測量流體流量標準（ISO5167）、氣體渦輪流量計標準（ISO9951）、氣體超聲波流量計標準（ISO/TR12765）以及天然氣壓縮因子計算標準（ISO/DIS12213）等，這些標準規(guī)程對天然氣流量計量具有積極的指導意義。

一、國內外計量狀況在流量標準方面，相繼推出具有代表性的標準一、國內外計量狀況在流量檢定方面：國外人們從重視干標法逐步過渡到實流檢定的思維模式—重視量值溯源與量值傳遞工作，相繼出現(xiàn)許多實流檢定實驗室，如美國科羅拉多工程實驗室（CEESI）、美國西南研究院（SWRI）、荷蘭國家計量研究院（NMI）、加拿大標定站（TCC）、德國（Pigsar）、英國國家工程實驗室（NEL）、日本國家計量院（NRLM）。一、國內外計量狀況在流量檢定方面：國外人們從重視干標法逐步過一、國內外計量狀況國內計量儀表主要使用標準孔板，其比例約占88％，采用幾何檢定法。從70年代以來，我國參照國外系列標準，結合自己的實際情況，在天然氣儀表的設計選型、使用、安裝、維護、管理、氣質分析等方面作了相應的工作，得出一些較重要的結論，同時對現(xiàn)場阻力件、復雜工況影響，摸索出了一些成熟的經(jīng)驗，在標準方面形成了SY/T6143《天然氣流量的標準孔板計量方法》等效采用ISO5167形成GB2624標底，但就總體水平，與國外還存在顯著差距。一、國內外計量狀況國內計量儀表主要使用標準孔板，其比例約占國內計量技術與國外的差距

天然氣計量管理方面：嚴格地按標準進行設計、制造和安裝方面尚有一定差距，故有時不能保證計量精度；沒有嚴格執(zhí)行管理規(guī)程中所要求維修和定期檢驗。新型流量計量儀表在我國應用較少，推廣應用困難，缺乏相應的檢定部門及手段，無法解決高壓、大流量的氣體標定，現(xiàn)場標定甚少。沒有形成一個完整的量值傳遞體系。國內計量技術與國外的差距天然氣計量管理方面：嚴格地按標準二、我國天然氣計量技術新進展孔板節(jié)流裝置二次儀表智能化；適應中小流量的新型智能式流量計應用；高壓大流量計量技術研究；實流檢定技術的發(fā)展；標準的逐步完善與統(tǒng)一。二、我國天然氣計量技術新進展孔板節(jié)流裝置二次儀表智能化；1.孔板計量裝置二次儀表智能化

1998年以來，在二次儀表方面，對部分天然氣計量裝置進行了改造，現(xiàn)場逐步采取配用智能壓力變送器、溫度變送器，流量計算機以取代雙波紋管差壓計，從而實現(xiàn)計量自動化。該系統(tǒng)變送器具有準確度高、穩(wěn)定性好，可利用它的通訊功能進行在線故障診斷、組態(tài)和校驗，天然氣流量計量逐步走向在線、智能、實時計量。

1.孔板計量裝置二次儀表智能化1998年以來，在二次儀表方2.新型智能式流量計應用為解決部分現(xiàn)場在中小流量和中低壓情況下流量波動較大，孔板計量準確性較差的特殊難題，國內推出智能漩進旋渦流量計、智能渦輪流量計，該類流量計能在線采集壓力、溫度、工況流量、標定流量、實時修正壓縮因子以及自動進行溫度、壓力補償。經(jīng)過實流標定和在現(xiàn)場較大范圍應用（如四川、新疆、大港、大慶等），效果較好。近期又出現(xiàn)了該類型的雙探頭智能流量計，抗干擾能力進一步增強。2.新型智能式流量計應用為解決部分現(xiàn)場在中小流量和中低壓情3.高壓大流量計量技術研究隨著國外氣體超聲流量計的迅速發(fā)展，我國及時跟蹤國外先進計量技術，自1999年以來，由成都天然氣流量分站牽頭，對具有典型代表的美國Daniel、荷蘭Instromet、美國Contronlotron所生產(chǎn)的氣體超聲流量計進行了實流測試，研究在理想安裝條件、非理想安裝條件、旋轉不同角度安裝條件、帶壓更換超聲換能器、不同壓力條件、聲道故障狀態(tài)的性能并進行現(xiàn)場應用。得出氣體超聲流量計干校后仍需實流檢定和周期送檢等重要結論。國內已逐步引進氣體超聲流量計約40臺，口徑在DN150mm～DN400mm之間，不確定度為0.5％～1.0％。3.高壓大流量計量技術研究隨著國外氣體超聲流量計4.實流檢定技術的發(fā)展過去標準孔板一直沿用“幾何檢驗法”，流量檢定裝置通常使用空氣作介質，負壓檢定。1996年華陽計量分站建成，該站擁有mt原級標準裝置，總不確定度為0.1％和從美國CEESI引進臨界流音速噴嘴次級標準裝置，總不確定度為0.25％，具備天然氣流量實流檢定條件。最近4年，實流檢定技術日趨成熟，已建立起全套天然氣實流檢定方法、程序、管理制度，并與國外如美國、荷蘭、英國、德國等技術和水平逐步靠近。4.實流檢定技術的發(fā)展過去標準孔板一直沿用“幾何檢驗法”，4.實流檢定技術的發(fā)展為了更好地模擬現(xiàn)場工況，減少裝載、運輸帶來的系列困難，控制和合理減少現(xiàn)場計量誤差，我國實流檢定逐步從室內走向現(xiàn)場。如，國家