壓力偏差對天然氣流量計(jì)檢定影響
摘要:為控制天然氣流量檢定過程中的誤差,降低各項(xiàng)因素對檢定結(jié)果的影響,建立了數(shù)據(jù)模型研究天然氣流量計(jì)檢定過程中壓力偏差對檢定結(jié)果的影響,結(jié)果表明天然氣流量計(jì)檢定介質(zhì)壓力偏差對檢定結(jié)果的影響較大,可以采取二次調(diào)壓措施控制壓力波動(dòng)。除了壓力偏差外,環(huán)境溫度對檢定結(jié)果也有一定程度的影響,可以采用升溫和降溫措施保證天然氣與外界溫度的一致性。 天然氣流量計(jì)檢定過程中,檢定結(jié)果受介質(zhì)溫度、氣質(zhì)組分、壓力變化和計(jì)量設(shè)備性能等因素的影響。壓力是天然氣流量計(jì)檢定過程中一個(gè)重要因素,其極易受到沉積物、內(nèi)殘液、感壓膜片性能等因素的影響,致使檢定過程中壓力不斷變化。文章中壓力偏差對流量計(jì)檢定偏差的影響,并提出壓力控制措施,以期為相關(guān)人員提供參考。. 一、天然氣流量計(jì)檢定數(shù)學(xué)模型 天然氣流量檢定時(shí)以串聯(lián)的方式安裝于標(biāo)準(zhǔn)器:上游,檢定過程中流量計(jì)質(zhì)量mf為: Mƒ=ms+△ 式中:△m為壓力變化導(dǎo)致流量計(jì)內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量變化量;ms為流量計(jì)介質(zhì)質(zhì)量。 根據(jù)天然氣流量計(jì)狀態(tài)方程,可得流量計(jì)管容內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量m計(jì)算公式: 式中:p為流量計(jì)介質(zhì)壓力;M為摩爾質(zhì)量;V為管容;R為氣體常數(shù);Z為壓縮因子;T為管容內(nèi)溫度。 考慮到天然氣流量計(jì)檢定前和檢定后,其管容內(nèi)壓力變化較小,可以認(rèn)為在流量計(jì)檢定過程中壓縮因子基本物變化,其為常數(shù);摩爾氣體常數(shù)固定不改變;介質(zhì)組分無變化;管道容積為定值,則天然氣流量計(jì)檢定前后管容質(zhì)量變化量為: 由式(3)無法直觀看出壓力偏差對天然氣流量計(jì)檢定的影響,因此以下展開實(shí)驗(yàn)分析,壓力對檢定結(jié)果的影響2l。 二、實(shí)驗(yàn)分析與討論 采用便攜式流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對口徑為DN300天然氣超聲流量計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為天然氣,天然氣組分如表1所示。實(shí)驗(yàn)工作壓力為4.88MPa,實(shí)驗(yàn)溫度為21℃,超聲波流量計(jì)與裝置人口管道之間的距離約為20m。 在以上試驗(yàn)條件下,天然氣壓縮因子Z=0.915;管道容積V=πR2=3.14x0.152x20=1.413m2;氣體常數(shù)R=8.314KJ/(kmol·k);天然氣摩爾質(zhì)量M=Σximi=16.7598x10-3kg/mol。根據(jù)以上參數(shù),計(jì)算出天然氣管容質(zhì)量變化量為: 每個(gè)流量點(diǎn)檢測時(shí)間設(shè)置為30s,天然氣流量計(jì)檢驗(yàn)前后壓力和溫度差值的平均值分別為11.4、0.12,將其代人公式可得:. 天然氣流量計(jì)檢定過程中,以100m3/h流量點(diǎn)為例,檢定過程中流量計(jì)介質(zhì)質(zhì)量約為: 從計(jì)算結(jié)果來看,壓力偏差對對天然氣流量計(jì)檢定偏差的影響較大,為在流量計(jì)檢定過程中減小檢定偏差,需要控制氣體流量和壓力。 除了需要考慮壓力偏差對天然氣流量計(jì)檢定偏差的影響外,還需要考慮環(huán)境溫度因素,在流量檢定過程中盡量保證外界溫度與天然氣溫度的一-致性,減小溫度變化帶來的檢定偏差。在天然氣流量計(jì)檢定過程中,可以采取加熱措施避免天然氣溫度快速下降,此外也可以采用等降壓措施,增加氣體對外界熱量的吸收能力,降低外界溫度,以此來保證外界溫度與天然氣溫度的一致性。. 三、壓力偏差影響因素解決措施. 為了控制被測量氣體的溫度和壓力的變化,提高測量精度,必須建立壓力和溫度的控制和調(diào)節(jié)方案。 (一)天然氣壓力控制 在天然氣流量計(jì)檢定過程中,為控制天然氣的流量和壓力,可以在天然氣過濾分離系統(tǒng)中設(shè)置氣.體穩(wěn)壓調(diào)壓裝置。經(jīng)過穩(wěn)壓罐對氣體初步穩(wěn)壓后,利用壓,力調(diào)節(jié)裝置和次級穩(wěn)壓罐進(jìn)行二次調(diào)壓工.作,最后根據(jù)流量計(jì)檢定壓力要求,利用調(diào)節(jié)閥進(jìn)一步控制天然氣壓力。除了安裝穩(wěn)壓調(diào)壓裝置外,還可以利用流量調(diào)節(jié)閥,控制天然氣輸人流量,確保下游用戶用氣均勻性以及流量計(jì)檢定過程中天然氣流量和壓力的穩(wěn)定性。 (二)天然氣溫度控制 考慮到天然氣調(diào)壓后會(huì)產(chǎn)生焦耳-湯姆遜效應(yīng),為了防止天然氣產(chǎn)生水化物,同時(shí)控制天然氣溫度,減少溫度變化對天然流量計(jì)檢定的影響,可以采用加熱方法控制天然氣溫度,保持天然氣溫度與外界溫度的一致性。因此在多級降壓過程中,可以通過萬江關(guān)系和絕熱節(jié)流壓差關(guān)系確定降壓級數(shù)和降壓比。如果采用等降壓方式,可以提高天然氣對外界能量吸收能力,降低外界環(huán)境溫度;蛘咴谡{(diào)壓閥裝置后安裝加熱裝置,以此來防止冷凝液的產(chǎn)生。 四、結(jié)語 綜上所述,天然氣流量計(jì)檢定過程中,壓力偏差對檢測結(jié)果影響大,并且兩者呈現(xiàn)線性關(guān)系,為保證檢定結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性,可以采用壓力調(diào)節(jié)措施,如安裝壓力調(diào)節(jié)閥,對壓力進(jìn)行二次穩(wěn)定,以此來保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性。除此之外還需要考慮環(huán)境溫度因素,采取升溫和降溫措施保證天然氣溫度與環(huán)境溫度的一致性,以此來減小天然氣流量計(jì)檢定誤差。
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