天然氣計(jì)量技術(shù)課件

一、工作原理超聲波流量計(jì)測(cè)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(jì)測(cè)量原理圖一、工作原理讓超聲波在管道內(nèi)向逆流和順流沿斜線方向傳播，分別測(cè)量它們的傳播時(shí)間，其傳播時(shí)間差與氣體的軸向平均速度有關(guān)，從而應(yīng)用數(shù)值計(jì)算技術(shù)得出氣體流量。一、工作原理讓超聲波在管道內(nèi)向逆流和順流沿斜線方向傳播，分別二、流量計(jì)組成超聲流流量計(jì)由流量計(jì)表體、超聲波換能器、電子元件及微處理器系統(tǒng)（信號(hào)處理單元）、、流量顯示等組成。它利用壓電材料的壓電效應(yīng)，采用適當(dāng)?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(dòng)。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(zhuǎn)變成電信號(hào)，送入信號(hào)處理單元。二、流量計(jì)組成超聲流流量計(jì)由流量計(jì)表體、超聲波換能器、電子二、流量計(jì)組成及類型超聲流量計(jì)系統(tǒng)組成二、流量計(jì)組成及類型超聲流量計(jì)系統(tǒng)組成聲道布置聲道布置三、主要特點(diǎn)檢測(cè)件內(nèi)無(wú)阻礙物，無(wú)可動(dòng)易損零部件，不干擾流場(chǎng)，不會(huì)堵塞。無(wú)附加壓損，節(jié)約能耗。適用大管道大流量測(cè)量，儀表造價(jià)與管道尺寸無(wú)關(guān)（帶測(cè)量管檢測(cè)件除外）;精度高。它已在天然氣工業(yè)貿(mào)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(diǎn)檢測(cè)件內(nèi)無(wú)阻礙物，無(wú)可動(dòng)易損零部件，不干擾流場(chǎng)，四、選用注意事項(xiàng)超聲流量計(jì)的選型是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，它涉及換能器類型，聲道設(shè)置方式，轉(zhuǎn)換器及其附件的選用，現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)計(jì)及配套器材的準(zhǔn)備等。超聲流量計(jì)選型包括被測(cè)介質(zhì)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(zhuǎn)換器基本功能，直管段長(zhǎng)度要求及聲道設(shè)置等。

四、選用注意事項(xiàng)超聲流量計(jì)的選型是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，它涉及第四節(jié)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)是一種新穎的流量?jī)x表，它具有流量范圍寬，精度較高，無(wú)可動(dòng)部件，不受介質(zhì)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(jìn)旋渦流量計(jì)已廣泛應(yīng)用于天然氣流量測(cè)量中。第四節(jié)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)是一種新穎一、工作原理旋進(jìn)旋渦流量計(jì)原理圖1—?dú)んw；2—旋渦發(fā)生器；3—選擇按鈕開(kāi)關(guān)；4—智能流量積算儀；5—壓電傳感器；6—出口導(dǎo)流體

一、工作原理旋進(jìn)旋渦流量計(jì)原理圖一、工作原理沿著軸向的流體進(jìn)入流量計(jì)進(jìn)口時(shí)，旋葉強(qiáng)迫流體進(jìn)入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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(jìn)，到達(dá)收縮段突然節(jié)流使旋流加速。當(dāng)旋渦流突然進(jìn)入擴(kuò)散段后，因回流的作用強(qiáng)迫進(jìn)行旋進(jìn)式二次旋轉(zhuǎn)，如果儀表內(nèi)部具有最優(yōu)化的幾何結(jié)構(gòu)，那么在寬量范圍內(nèi)，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(jìn)入流量計(jì)進(jìn)口時(shí)，旋葉強(qiáng)迫流體進(jìn)入一、工作原理旋渦的頻率由壓電傳感器檢測(cè)，壓電傳感器檢測(cè)的微弱電信號(hào)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(hào)，最后送往智能流量積算儀進(jìn)行運(yùn)算與處理，顯示累積流量和瞬時(shí)流量。一、工作原理旋渦的頻率由壓電傳感器檢測(cè)，壓電傳感器檢測(cè)的微弱二、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)產(chǎn)品

TDS系列流量計(jì)LUXZ－B型流量計(jì)二、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)產(chǎn)品TDS系列流量計(jì)LUX三、流量積算儀三、流量積算儀四、主要技術(shù)參數(shù)公稱直徑：20~200mm；量程比：10︰1～15︰1；精度等級(jí)：0.5、1.0、1.5;環(huán)境溫度為－30～50℃，介質(zhì)溫度為-30～110℃，相對(duì)濕度為5～95%，大氣壓力為86～106kPa。四、主要技術(shù)參數(shù)公稱直徑：20~200mm；五、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的特點(diǎn)無(wú)機(jī)械磨損，避免了堵、卡故障，不易腐蝕，有效地延長(zhǎng)了正常運(yùn)行壽命，直接輸出脈動(dòng)信號(hào)，提高了計(jì)量精度；不受介質(zhì)密度、粘度影響、量程比寬、安裝使用方便、安全防爆；安裝時(shí)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離顯示；信號(hào)輸出可為脈沖信號(hào)或4～20mA模擬信號(hào)。五、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的特點(diǎn)無(wú)機(jī)械磨損，避免了堵、卡故障，不易腐第五節(jié)天然氣熱值計(jì)量天然氣發(fā)熱量直接測(cè)量方法間接測(cè)量方法第五節(jié)天然氣熱值計(jì)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(shí)所釋放出的熱量。在燃燒反應(yīng)時(shí)，壓力p保持恒定，所有燃燒產(chǎn)物降至規(guī)定的反應(yīng)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(shí)所釋放出的熱量。在燃燒反應(yīng)時(shí)，壓力p保持恒定，所有燃燒產(chǎn)物的溫度降至指定的反應(yīng)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(jì)算GB/T11062《天然發(fā)熱量、密度、相對(duì)密度和沃泊指數(shù)的計(jì)算方法》

理想發(fā)熱量(kJ/m3)真實(shí)發(fā)熱量(kJ/m3)一、天然氣發(fā)熱量3.天然氣發(fā)熱量計(jì)算理想發(fā)熱量(kJ/m3一、天然氣發(fā)熱量計(jì)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(guó)內(nèi)天然氣發(fā)熱量的計(jì)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(jì)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(cè)量方法直接測(cè)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(cè)燃?xì)獍l(fā)熱量是公認(rèn)的最基本測(cè)試方法；其方法采用GB12206《城市燃?xì)獍l(fā)熱量測(cè)定方法》。二、直接測(cè)量方法直接測(cè)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(cè)量原理測(cè)量原理是將氣體燃料連續(xù)地通過(guò)量熱計(jì)，使其完全燃燒，燃燒所釋放出來(lái)的熱量被逆流而過(guò)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(shí)間內(nèi)通過(guò)的水量和進(jìn)、出水的溫度差，就可以計(jì)算出氣體燃料的熱值。水流吸熱法測(cè)量原理測(cè)量原理是將氣體燃料連續(xù)地通過(guò)量熱計(jì)，使其水流吸熱法測(cè)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(shí)間內(nèi)通過(guò)量熱計(jì)的冷卻水質(zhì)量，kg；ti—水的進(jìn)口溫度，℃；

t?！獮樗某隹跍囟?，℃；V—為燃燒掉的燃料氣體容積，m3；Hw—量熱計(jì)的冷凝水潛熱，kJ／m3。水流吸熱法測(cè)量原理Hl—天然氣的低位熱值，kJ／m3；三、間接測(cè)量方法采用氣相色譜儀分析天然氣組分，由天然氣組分計(jì)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(cè)量；國(guó)內(nèi)天然氣熱值計(jì)量以間接測(cè)量為主；三、間接測(cè)量方法采用氣相色譜儀分析天然氣組分，由天然氣組分計(jì)1.熱值計(jì)量系統(tǒng)1.熱值計(jì)量系統(tǒng)2.在線式熱值自動(dòng)測(cè)試儀2.在線式熱值自動(dòng)測(cè)試儀2.在線式熱值自動(dòng)測(cè)試儀上圖是日本橫河電機(jī)公司的CM6G型燃?xì)鉄崃坑?jì)的組成方框圖，主要由：空氣穩(wěn)壓部分；燃?xì)夥€(wěn)壓部分；壓差檢測(cè)部分，包括孔板流量檢測(cè)及差壓變送器；噴嘴燃燒及熱值檢測(cè)部分；密度計(jì)和運(yùn)算器。2.在線式熱值自動(dòng)測(cè)試儀上圖是日本橫河電機(jī)公司的C第六節(jié)計(jì)量技術(shù)進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)外天然氣計(jì)量狀況我國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)新進(jìn)展天然氣計(jì)量新的觀念與發(fā)展趨勢(shì)

第六節(jié)計(jì)量技術(shù)進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)外天然氣計(jì)量狀況一、國(guó)內(nèi)外計(jì)量狀況從流量計(jì)選型上，歐洲主要使用渦輪、腰輪流量計(jì)，如在荷蘭渦輪、腰輪流量計(jì)的使用約占80%，在加拿大渦輪流量計(jì)的使用約占90%，而美國(guó)則以使用孔板為主，約占80%。從整體上來(lái)看，在流量計(jì)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(jì)使用的高潮，90年代中后期則掀起了超聲流量計(jì)熱潮。

一、國(guó)內(nèi)外計(jì)量狀況從流量計(jì)選型上，歐洲主要使用渦輪、腰輪流量一、國(guó)內(nèi)外計(jì)量狀況

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

一、國(guó)內(nèi)外計(jì)量狀況在流量標(biāo)準(zhǔn)方面，相繼推出具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)一、國(guó)內(nèi)外計(jì)量狀況在流量檢定方面：國(guó)外人們從重視干標(biāo)法逐步過(guò)渡到實(shí)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(shí)流檢定實(shí)驗(yàn)室，如美國(guó)科羅拉多工程實(shí)驗(yàn)室（CEESI）、美國(guó)西南研究院（SWRI）、荷蘭國(guó)家計(jì)量研究院（NMI）、加拿大標(biāo)定站（TCC）、德國(guó)（Pigsar）、英國(guó)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室（NEL）、日本國(guó)家計(jì)量院（NRLM）。一、國(guó)內(nèi)外計(jì)量狀況在流量檢定方面：國(guó)外人們從重視干標(biāo)法逐步過(guò)一、國(guó)內(nèi)外計(jì)量狀況國(guó)內(nèi)計(jì)量?jī)x表主要使用標(biāo)準(zhǔn)孔板，其比例約占88％，采用幾何檢定法。從70年代以來(lái)，我國(guó)參照國(guó)外系列標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合自己的實(shí)際情況，在天然氣儀表的設(shè)計(jì)選型、使用、安裝、維護(hù)、管理、氣質(zhì)分析等方面作了相應(yīng)的工作，得出一些較重要的結(jié)論，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)阻力件、復(fù)雜工況影響，摸索出了一些成熟的經(jīng)驗(yàn)，在標(biāo)準(zhǔn)方面形成了SY/T6143《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》等效采用ISO5167形成GB2624標(biāo)底，但就總體水平，與國(guó)外還存在顯著差距。一、國(guó)內(nèi)外計(jì)量狀況國(guó)內(nèi)計(jì)量?jī)x表主要使用標(biāo)準(zhǔn)孔板，其比例約占國(guó)內(nèi)計(jì)量技術(shù)與國(guó)外的差距

天然氣計(jì)量管理方面：嚴(yán)格地按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造和安裝方面尚有一定差距，故有時(shí)不能保證計(jì)量精度；沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行管理規(guī)程中所要求維修和定期檢驗(yàn)。新型流量計(jì)量?jī)x表在我國(guó)應(yīng)用較少，推廣應(yīng)用困難，缺乏相應(yīng)的檢定部門及手段，無(wú)法解決高壓、大流量的氣體標(biāo)定，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定甚少。沒(méi)有形成一個(gè)完整的量值傳遞體系。國(guó)內(nèi)計(jì)量技術(shù)與國(guó)外的差距天然氣計(jì)量管理方面：嚴(yán)格地按標(biāo)準(zhǔn)二、我國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)新進(jìn)展孔板節(jié)流裝置二次儀表智能化；適應(yīng)中小流量的新型智能式流量計(jì)應(yīng)用；高壓大流量計(jì)量技術(shù)研究；實(shí)流檢定技術(shù)的發(fā)展；標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善與統(tǒng)一。二、我國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)新進(jìn)展孔板節(jié)流裝置二次儀表智能化；1.孔板計(jì)量裝置二次儀表智能化

1998年以來(lái)，在二次儀表方面，對(duì)部分天然氣計(jì)量裝置進(jìn)行了改造，現(xiàn)場(chǎng)逐步采取配用智能壓力變送器、溫度變送器，流量計(jì)算機(jī)以取代雙波紋管差壓計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)量自動(dòng)化。該系統(tǒng)變送器具有準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好，可利用它的通訊功能進(jìn)行在線故障診斷、組態(tài)和校驗(yàn)，天然氣流量計(jì)量逐步走向在線、智能、實(shí)時(shí)計(jì)量。

1.孔板計(jì)量裝置二次儀表智能化1998年以來(lái)，在二次儀表方2.新型智能式流量計(jì)應(yīng)用為解決部分現(xiàn)場(chǎng)在中小流量和中低壓情況下流量波動(dòng)較大，孔板計(jì)量準(zhǔn)確性較差的特殊難題，國(guó)內(nèi)推出智能漩進(jìn)旋渦流量計(jì)、智能渦輪流量計(jì)，該類流量計(jì)能在線采集壓力、溫度、工況流量、標(biāo)定流量、實(shí)時(shí)修正壓縮因子以及自動(dòng)進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償。經(jīng)過(guò)實(shí)流標(biāo)定和在現(xiàn)場(chǎng)較大范圍應(yīng)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(jì)，抗干擾能力進(jìn)一步增強(qiáng)。2.新型智能式流量計(jì)應(yīng)用為解決部分現(xiàn)場(chǎng)在中小流量和中低壓情3.高壓大流量計(jì)量技術(shù)研究隨著國(guó)外氣體超聲流量計(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)及時(shí)跟蹤國(guó)外先進(jìn)計(jì)量技術(shù)，自1999年以來(lái)，由成都天然氣流量分站牽頭，對(duì)具有典型代表的美國(guó)Daniel、荷蘭Instromet、美國(guó)Contronlotron所生產(chǎn)的氣體超聲流量計(jì)進(jìn)行了實(shí)流測(cè)試，研究在理想安裝條件、非理想安裝條件、旋轉(zhuǎn)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(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。得出氣體超聲流量計(jì)干校后仍需實(shí)流檢定和周期送檢等重要結(jié)論。國(guó)內(nèi)已逐步引進(jìn)氣體超聲流量計(jì)約40臺(tái)，口徑在DN150mm～DN400mm之間，不確定度為0.5％～1.0％。3.高壓大流量計(jì)量技術(shù)研究隨著國(guó)外氣體超聲流量計(jì)4.實(shí)流檢定技術(shù)的發(fā)展過(guò)去標(biāo)準(zhǔn)孔板一直沿用“幾何檢驗(yàn)法”，流量檢定裝置通常使用空氣作介質(zhì)，負(fù)壓檢定。1996年華陽(yáng)計(jì)量分站建成，該站擁有mt原級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置，總不確定度為0.1％和從美國(guó)CEESI引進(jìn)臨界流音速噴嘴次級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置，總不確定度為0.25％，具備天然氣流量實(shí)流檢定條件。最近4年，實(shí)流檢定技術(shù)日趨成熟，已建立起全套天然氣實(shí)流檢定方法、程序、管理制度，并與國(guó)外如美國(guó)、荷蘭、英國(guó)、德國(guó)等技術(shù)和水平逐步靠近。4.實(shí)流檢定技術(shù)的發(fā)展過(guò)去標(biāo)準(zhǔn)孔板一直沿用“幾何檢驗(yàn)法”，4.實(shí)流檢定技術(shù)的發(fā)展為了更好地模擬現(xiàn)場(chǎng)工況，減少裝載、運(yùn)輸帶來(lái)的系列困難，控制和合理減少現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量誤差，我國(guó)實(shí)流檢定逐步從室內(nèi)走向現(xiàn)場(chǎng)。如，國(guó)家