直管段安裝方式對(duì)天然氣流量計(jì)檢定結(jié)果分析

天然氣流量計(jì)前后直管段安裝方式的不同會(huì)對(duì)流量計(jì)的計(jì)量結(jié)果有著一定的影響; 為了研究不同安裝方式對(duì)計(jì)量檢定結(jié)果的影響，上海自?xún)x公司在國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站南京分站實(shí)驗(yàn)室將一臺(tái) DN300 超聲流量計(jì)與兩臺(tái)不同口徑的渦輪流量計(jì)( DN150 /DN400) 在不同安裝條件下，采用天然氣實(shí)流測(cè)試的方法，對(duì)三臺(tái)流量計(jì)開(kāi)展了相應(yīng)的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，在不同的前后直管段安裝方式下，對(duì)渦輪流量計(jì)檢定結(jié)果基本無(wú)影響，而對(duì)超聲流量計(jì)的檢定結(jié)果影響較為明顯。隨著天然氣使用規(guī)模的增加，越來(lái)越多的天然氣計(jì)量?jī)x表應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)大口徑的流量計(jì)主要有超聲波流量計(jì)和渦輪流量計(jì)。JJG 1030—2007 《超聲流量計(jì)檢定規(guī)程》中要求多聲道流量計(jì)不安裝流動(dòng)調(diào)整器的情況下，上游直管段長(zhǎng)度至少為 10D ( D 為流量計(jì)內(nèi)徑，下同) ，下游直管段長(zhǎng)度至少為 5D; 或根據(jù)流量計(jì)生產(chǎn)廠家的要求選擇合適的上、下游直管段［1］。JJG 1037 《渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程》中要求在流量計(jì)上下游側(cè)應(yīng)有足夠長(zhǎng)的直管段，其內(nèi)徑與流量計(jì)的標(biāo)稱(chēng)通徑一致，必要時(shí)可以在上游側(cè)安裝流動(dòng)調(diào)整器，并未明確上下游直管段長(zhǎng)度［2］。GB /T 21391—2008 《用氣體渦輪流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》中推薦安裝方式為流量計(jì)上游宜具有非常短 10D 的直管段長(zhǎng)度，流動(dòng)調(diào)整器出口到流量計(jì)入口的直管段長(zhǎng)度為 5D，流量計(jì)下游宜具有非常短 5D 的直管段［3］。而在現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)的實(shí)際安裝時(shí)，與之配套的前后直管段在安裝時(shí)有時(shí)并未嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范或規(guī)程中的相關(guān)要求，而是根據(jù)場(chǎng)站現(xiàn)場(chǎng)情況采取了不同長(zhǎng)度的前后直管段與流量計(jì)匹配。

1 流量計(jì)安裝方式

本次實(shí)驗(yàn)選取了 3 臺(tái)流量計(jì)，分別為一臺(tái)DN150 渦輪流量計(jì)、一臺(tái) DN400 渦輪流量計(jì)以及一臺(tái) DN300 超聲流量計(jì)。

1. 1 渦輪流量計(jì)安裝方式

渦輪流量計(jì)安裝方式目前通用的前直管段10D，后直管段 5D 的安裝方式，同時(shí)在上游 10D處安 裝 了 流 動(dòng) 調(diào) 整器。DN400 渦 輪 流 量 計(jì) 和DN150 渦輪流量計(jì)非常好次測(cè)試均采用此種安裝方式進(jìn)行了測(cè)試。第二次測(cè)試分別采取了不的安裝方式，具體為: DN400 渦輪流量計(jì)前直管段為 4D，后直管段為 2D，在上游 4D 處安裝了流動(dòng)調(diào)整器;DN150 渦輪流量計(jì)安裝方式為前直管段 12D，后直管段為 8D，在上游 12D 處安裝了流動(dòng)調(diào)整器。

1. 2 超聲流量計(jì)安裝方式

超聲流量計(jì)安裝方式非常好次為目前通用的前直管段 10D，后直管段 5D 的安裝方式，在上游10D 處安裝了流動(dòng)調(diào)整器。第二次測(cè)試安裝方式為前直管段為 3D，后直管段為 3D 的安裝方式，在上游 3D 處安裝了流動(dòng)調(diào)整器。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2. 1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)

國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站南京分站工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置體積流量擴(kuò)展不確定度為 0. 29% ，k =2，臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置質(zhì)量流量擴(kuò)展不確定度為0. 22% ，k = 2。將 DN400 渦輪流量計(jì)和 DN300 超聲流量計(jì)安裝國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站南京分站工作級(jí)被檢臺(tái)位，使用工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)試。將 DN150 渦輪流量計(jì)安裝于國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站南京分站高精度臺(tái)位，使用臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置開(kāi)展相關(guān)測(cè)試工作。其中非常好種安裝方式測(cè)試了兩次，第二種安裝方式測(cè)試了 1次。測(cè)試原理為使流體在相同時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)裝置和分別被測(cè)試的三臺(tái)流量計(jì)，以標(biāo)準(zhǔn)裝置給出的流量值作為標(biāo)準(zhǔn)值，以被測(cè)試流量計(jì)給出的流量值為測(cè)量值，經(jīng)壓力、溫度、壓縮因子換算，分別計(jì)算被測(cè)流量計(jì)的示值誤差或流量計(jì)系數(shù)，完成相關(guān)測(cè)試。溫度變送器采用 Ｒosemount，準(zhǔn)確度等級(jí) 0. 2 級(jí)，量程: － 10 ～ 50 ℃，壓力變送器采用 Ｒosemount，準(zhǔn)確度等級(jí) 0. 05 級(jí)，量程 0 ～10 MPa。測(cè)試壓力約為 6. 3 MPa。溫度約為 27 ℃。測(cè)試流量點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 1 ～ 表 3。

2. 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從表 1 測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，在非常好種安裝方式下，DN300 超聲流量計(jì)兩次測(cè)試結(jié)果的非常大偏差為 0. 25% ，非常小偏差為 0. 01% ，未超出工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置體積流量擴(kuò)展不確定度 0. 29% ; 從表 2測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，在非常好種安裝方式下，DN400渦輪流量計(jì)兩次測(cè)試結(jié)果的非常大偏差為 0. 22% ，非常小偏差為 0. 06% ，未超出工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置體積流量擴(kuò)展不確定度 0. 29% ; 在表 3 數(shù)據(jù)可以看出，在非常好種安裝方式下，DN150 渦輪流量計(jì)兩次測(cè)試結(jié)果除了流量分界點(diǎn) qt以下非常小測(cè)試點(diǎn) 53 m3 / h示值偏差為 0. 23% ，其余的測(cè)試點(diǎn)非常大偏差為0. 09% ，非常小偏差為 0. 01% ，未超出臨界流噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置質(zhì)量流量擴(kuò)展不確定度為 0. 22% 。測(cè)試數(shù)據(jù)同時(shí)表明三臺(tái)流量計(jì)的穩(wěn)定性、重復(fù)性良好。

從表 1 數(shù)據(jù)同時(shí)可以看出 DN300 超聲流量計(jì)在兩種不同直管段安裝方式下，非常大測(cè)試結(jié)果偏差為 0. 79% ，非常小為 0. 50% ，均超出所用標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度 0. 29% 。從表 2 數(shù)據(jù)同時(shí)可以看出DN400 渦輪流量計(jì)在兩種不同直管段安裝方式下，非常大測(cè)試結(jié)果偏差為 0. 25% ，非常小為 0. 14% ，均未超出所用標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度 0. 29% ; 表 3 數(shù)據(jù)看出 DN150 渦輪流量計(jì)在兩種不同直管段安裝方式下，測(cè)試結(jié)果除了 qt 以下非常小測(cè)試點(diǎn) 53 m3 / h示值偏差為 0. 4%之外，其余流量點(diǎn)測(cè)試結(jié)果之差均未超出所用標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度 0. 22% 。

因此從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看渦輪流量計(jì)受前后直管段安裝條件影響較小，渦輪流量計(jì)在不同安裝方式下并未明顯表現(xiàn)出正偏差或者負(fù)偏差。而超聲流量計(jì)受前后直管段影響較為明顯，不同前后直管段的安裝方式導(dǎo)致的測(cè)試結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置 0. 29% 的不確定度。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)流實(shí)驗(yàn)定量的比較了渦輪流量計(jì)和超聲流量計(jì)在不同前后直管段安裝條件下，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。測(cè)試結(jié)果表明前后直管段長(zhǎng)度對(duì)渦輪流量計(jì)檢定結(jié)果基本無(wú)影響，對(duì)超聲流量計(jì)檢定結(jié)果影響比較明顯。因此建議在流量計(jì)檢定時(shí)盡量采用和現(xiàn)場(chǎng)使用條件一致的前后直管段和整流器，上海自?xún)x公司從而從非常大程度上保證貿(mào)易交接計(jì)量的準(zhǔn)確可靠。