探討影響天然氣旋進(jìn)旋渦流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確度的因素

彭輝（中國(guó)石油新疆油氣儲(chǔ)運(yùn)分公司 新疆 克拉瑪依 834000）

天然氣是一種以甲烷為主的混合型可燃?xì)怏w，其流量計(jì)量工作一直較為復(fù)雜，用于計(jì)量天然氣流量的流量計(jì)種類繁多。不同的流量計(jì)有不同的特征和適用性差異，其中旋進(jìn)旋渦流量計(jì)以大幅度的量程、簡(jiǎn)單方便的安裝和操作、對(duì)小流量計(jì)量的良好適應(yīng)性著稱。但這種流量計(jì)在計(jì)量的準(zhǔn)確度方面并無(wú)優(yōu)勢(shì)，在復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)條件下，其準(zhǔn)確度會(huì)被多種因素影響而下降，因此，有必要分析各種影響因素，并采取相應(yīng)的準(zhǔn)確度提升措施。

一、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)概述

旋進(jìn)旋渦流量計(jì)是通過(guò)頻率檢測(cè)的方式來(lái)計(jì)量天然氣流量的。首先，因直管段而理順的流態(tài)氣體從入口處進(jìn)入流量計(jì)；通過(guò)旋渦發(fā)生器時(shí)，這些氣體會(huì)被強(qiáng)制旋轉(zhuǎn)形成旋渦流；通過(guò)收縮段時(shí)，這些旋渦流會(huì)因?yàn)榭臻g節(jié)流而進(jìn)一步加速；接下來(lái)進(jìn)入擴(kuò)張段，回流作用會(huì)令氣體再度產(chǎn)生旋渦流。這樣一來(lái)只要測(cè)定出旋渦流旋轉(zhuǎn)頻率就能計(jì)算氣體流速，兩者成正比關(guān)系。二次旋渦流可以以流量傳感器測(cè)出旋轉(zhuǎn)頻率，測(cè)量結(jié)果只要放大、整形就能轉(zhuǎn)化成脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)也同樣正比于流速。脈沖信號(hào)會(huì)與壓力和溫度的傳感器所測(cè)得的結(jié)果一起匯總到流量積算儀，最終將流量、壓力、溫度等測(cè)量結(jié)果以數(shù)據(jù)模式表示出來(lái)[1]。

二、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的準(zhǔn)確度影響因素

1.設(shè)計(jì)因素對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響

從設(shè)計(jì)階段就會(huì)對(duì)準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響的因素有三點(diǎn)：第一是因?yàn)閷?duì)流量波動(dòng)預(yù)估不足引起的流量計(jì)選型錯(cuò)誤；第二是沒(méi)有設(shè)計(jì)針對(duì)各種大型設(shè)備的振動(dòng)干擾消減措施，令流量計(jì)檢測(cè)到的頻率信號(hào)加大；第三是對(duì)各種擾流設(shè)備——流量與壓力的調(diào)節(jié)閥等的設(shè)計(jì)安裝失誤，這些設(shè)備一旦被安在了流量計(jì)上游就會(huì)因?yàn)楦鞣N漩渦流或脈動(dòng)流而影響流量計(jì)的準(zhǔn)確度。

2.安裝因素對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響

在旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的安裝過(guò)程中，有四方面因素可能對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度造成巨大影響。第一因素是安裝方向，一旦安裝方向搞反，旋渦發(fā)生器的效能就會(huì)大幅降低，導(dǎo)致測(cè)量值低下；第二因素是直管段的長(zhǎng)度，如果長(zhǎng)度過(guò)短的話，流體來(lái)不及充分理順流態(tài)，旋渦流或畸形流會(huì)影響計(jì)量精度；第三因素是管道處理，因安裝失誤形成的各種凸起物對(duì)流量測(cè)量造成影響；第四項(xiàng)因素是流量計(jì)重力，因?yàn)槿狈Τ兄啬芰α罟艿辣涣髁坑?jì)重量影響而變形，最終影響盡量精度。

3.環(huán)境因素對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響

為了測(cè)量天然氣流量，流量計(jì)必須在天然氣的氣流中工作，但有些天然氣是沒(méi)有進(jìn)行過(guò)分離處理的，這些天然氣中有水、油、固體顆粒之類的非氣態(tài)雜質(zhì)。這些雜質(zhì)會(huì)在流量計(jì)中產(chǎn)生粘附、凝析或堵塞，不僅對(duì)計(jì)量精度造成很大的負(fù)面影響，更有可能直接損壞流量計(jì)。

4.數(shù)據(jù)因素對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響

在使用旋進(jìn)旋渦流量計(jì)時(shí)，相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算和取得需要用到流量計(jì)系數(shù)K，但這個(gè)系數(shù)K只是通過(guò)計(jì)算得到的平均系數(shù)，與實(shí)際的系數(shù)不能完全一致，二者的差異會(huì)引起流量計(jì)的線性度誤差。這一誤差會(huì)對(duì)最終的數(shù)據(jù)使用和處理造成無(wú)可避免的準(zhǔn)確度差異。

三、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的準(zhǔn)確度提升措施

1.針對(duì)設(shè)計(jì)因素的準(zhǔn)確度提升措施

在設(shè)計(jì)流量計(jì)的參數(shù)和位置之前，先對(duì)整體的工作環(huán)境進(jìn)行考察，確認(rèn)流量的平均大小和變化幅度、壓力范圍、與大型設(shè)備的距離、擾流設(shè)備的可安裝位置等。然后根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇能滿足流量特征的流量計(jì)型號(hào)；保證流量計(jì)和大型設(shè)備的距離不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)干擾，否則需加裝振動(dòng)消減裝置；保證各種擾流設(shè)備位于流量計(jì)下游，否則只能盡可能延長(zhǎng)直管長(zhǎng)度并加裝緩沖罐來(lái)消減干擾流[2]。

2.針對(duì)安裝因素的準(zhǔn)確度提升措施

旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的殼體上都標(biāo)有指示安裝方向的箭頭，安裝時(shí)要確保箭頭方向和流體流向相同。直管段的設(shè)計(jì)和安裝長(zhǎng)度要嚴(yán)格遵守國(guó)家有關(guān)規(guī)范，在安裝完畢后，包括焊縫在內(nèi)的部分都要打磨得光滑平整，并清除其中的污物雜質(zhì)。最后，安裝流量計(jì)前必須先在安裝位置的管道下設(shè)置支撐，避免重力引起的變形影響。

3.針對(duì)環(huán)境因素的準(zhǔn)確度提升措施

如果有條件的話，對(duì)天然氣進(jìn)行先期處理，脫去其中水和雜質(zhì)；如果無(wú)法進(jìn)行先期處理，則需要在旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的上游加裝各種分離設(shè)備，如過(guò)濾器、分離器等，同時(shí)托高直管段的水平高度以便于排出積液。此外，對(duì)安裝完畢的管道和流量計(jì)也要根據(jù)天然氣的實(shí)際臟污情況定期清洗[3]。

4.針對(duì)數(shù)據(jù)因素的準(zhǔn)確度提升措施

數(shù)據(jù)方面的計(jì)量誤差是由流量計(jì)的線性度引起，這一誤差不可能完全消除或避免，但是可以在計(jì)算上予以修正，這樣就能大幅降低數(shù)據(jù)方面的計(jì)量誤差。具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)分段的方式來(lái)增加流量計(jì)系數(shù)K的樣本，以多段流量點(diǎn)系數(shù)對(duì)原系數(shù)進(jìn)行修正，這樣一來(lái)模型流量曲線與實(shí)際流量曲線的相似度就能提高，線性度也會(huì)更加一致，數(shù)據(jù)因素對(duì)準(zhǔn)確度造成的負(fù)面影響就能降低至忽略不計(jì)。

結(jié)語(yǔ)

綜上可知，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度主要受儀器設(shè)計(jì)、儀器安裝、使用環(huán)境和數(shù)據(jù)特征這四類因素的影響，這些影響因素造成的計(jì)量誤差都可以通過(guò)某些措施予以規(guī)避或減小。因此，在使用旋進(jìn)旋渦流量計(jì)時(shí)，應(yīng)注意把握流量計(jì)的儀器特征，結(jié)合計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工作條件，制定嚴(yán)密有效的準(zhǔn)確度提升措施，保證天然氣的流量計(jì)量精度。

[1]喬金龍,張曉平.不同介質(zhì)對(duì)標(biāo)定渦街流量計(jì)系數(shù)的影響[J].甘肅科技.2012（17）.

[2]岳桂杰,保承軍.孔板流量計(jì)的使用與維護(hù)[J].自動(dòng)化與儀器儀表.2011（04）.

[3]肖偉生,林敏,劉驍.天然氣渦輪流量計(jì)的應(yīng)用與故障分析[J].油氣儲(chǔ)運(yùn).2011（07）.