上游擾流件對氣體渦輪流量計準(zhǔn)確度的影響與安
摘要：根據(jù)氣田的計量需求，保證氣體渦輪流量計在使用過程中能準(zhǔn)確地測量天然氣流量，通過具體的實(shí)驗(yàn)分析上游擾流件對流量計準(zhǔn)確度的影響，為流量計的現(xiàn)場應(yīng)用起到至關(guān)重要的指導(dǎo)作用，具有一定的意義。
氣體渦輪流量計是繼孔板流量計之后的第二個在氣田廣泛應(yīng)用的天然氣流量計，其測量原理是利用懸置于流體中帶葉片的轉(zhuǎn)子或葉輪感受流體的平均流速而推導(dǎo)出被測流體的瞬時流量和累積流量。雖然氣體渦輪流量計對測量介質(zhì)的潔凈度要求較高，但由于它具有對直管段的要求短以及測量準(zhǔn)確度高、測量范圍較寬等突出優(yōu)點(diǎn)，較多地用于對儀表精度要求高的氣田商貿(mào)計量中。在使用過程中，發(fā)現(xiàn)流量計的安裝位置雖然遵循標(biāo)準(zhǔn)要求，但受上游擾流件的影響導(dǎo)致其對氣體的測量準(zhǔn)確度有所降低，因此通過實(shí)驗(yàn)作上游擾流件對氣體渦輪流量計準(zhǔn)確度的影響進(jìn)行分析，為流量計在氣田的實(shí)際應(yīng)用提供技術(shù)支持。
1、渦輪流量計的計量性能：
渦輪流量計的計量性能主要包括準(zhǔn)確度等級和重復(fù)性要求等兩個方面。
1.1、準(zhǔn)確度等級：
氣體渦輪流量計的準(zhǔn)確度等級見表１、表２。
表１ 氣體渦輪流量計準(zhǔn)確度等級
表２ 氣體渦輪流量計分界流量
分界流量 Ｑｔ參見表２。
１．２、流量計的重復(fù)性要求：
流量計的重復(fù)性不得超過相應(yīng)準(zhǔn)確度等級規(guī)定的***大允許誤差值的１／３。
２、流量計準(zhǔn)確度影響的實(shí)驗(yàn)分析：
２．１、實(shí)驗(yàn)要求：
實(shí)驗(yàn)用鐘罩式氣體流量標(biāo)定裝置［２］標(biāo)定 ＤＮ５０Ｇ６５氣體渦輪流量計，其準(zhǔn)確度等級為１．５級；***小流量為 Ｑｍｉｎ：１０ｍ３／ｈ，***大流量為 Ｑｍａｘ：１００ｍ３／ｈ；流量計量程比為１∶１０；上游直管段要求：５Ｄ＝５０×５＝２５０ｍｍ＝２５ｃｍ，下游直管段要 求：３Ｄ＝５０×３＝１５０ｍｍ＝１５ｃｍ。
２．２、實(shí)驗(yàn)思路：
實(shí)驗(yàn)以在流量計前端安裝一對大小頭作為擾流件，在擾流件和流量計之間安裝不同長度的直管段。經(jīng)過一定時間段的運(yùn)行，確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)裝置與流量計的流量偏差以及流量計的重復(fù)性，以此分析擾流件對流量計準(zhǔn)確度的影響［３］。
實(shí)驗(yàn)以在流量計前端安裝一對大小頭作為擾流件，在擾流件和流量計之間安裝不同長度的直管段。經(jīng)過一定時間段的運(yùn)行，確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)裝置與流量計的流量偏差以及流量計的重復(fù)性，以此分析擾流件對流量計準(zhǔn)確度的影響［３］。
２．３、實(shí)驗(yàn)分析：
２．３．１、在流量計上游安裝４０ｃｍ 直管段，下游安裝１９ｃｍ 直管段實(shí)驗(yàn)流量計上游直管段長度大于 ５Ｄ（２５ｃｍ），下游直管段長度大于 ３Ｄ（１５ｃｍ），實(shí)驗(yàn)安裝圖如圖 １ 所示，
２．３．１、在流量計上游安裝４０ｃｍ 直管段，下游安裝１９ｃｍ 直管段實(shí)驗(yàn)流量計上游直管段長度大于 ５Ｄ（２５ｃｍ），下游直管段長度大于 ３Ｄ（１５ｃｍ），實(shí)驗(yàn)安裝圖如圖 １ 所示，
示意圖如圖２所示。
圖１ 渦輪流量計上游安裝４０ｃｍ 直管段下游安裝１９ｃｍ 直管段實(shí)驗(yàn)圖
圖２ 擾流件在上游４０ｃｍ 直管段處的流量計安裝示意圖
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表３所示。
表３ 上游４０ｃｍ 下游１９ｃｍ 時流量計的運(yùn)行數(shù)據(jù)
從表３可以看出，擾流件安裝在距流量計上游端較遠(yuǎn)時，其運(yùn)行數(shù)據(jù)的流量偏差與重復(fù)性符合流量計的標(biāo)準(zhǔn)。
２．３．２、在流量計上游安裝２９．１ｃｍ 直管段，下游安裝１９ｃｍ 直管段實(shí)驗(yàn)
流量計上游直管段長度較大于 ５Ｄ（２５ｃｍ），下游直管段長度大于 ３Ｄ（１５ｃｍ），實(shí)驗(yàn)安裝示意圖如圖３所示。
圖３ 擾流件在上游２９．１ｃｍ 直管段處的流量計安裝示意圖
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表４所示。從表４可以看出，擾流件安裝在距流量計上游端接近 ５Ｄ 處時，其運(yùn)行數(shù)據(jù)的流量偏差（ｑｍｉｎ≤ｑ≤ｑｔ 部分）＞３％，不滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，但其重復(fù)性符合流量計的標(biāo)準(zhǔn)。
2．２．３、在流量計上游安裝１９ｃｍ 直管段，下游安裝４０ｃｍ 直管段實(shí)驗(yàn)
流量計上游直管段長度小于５Ｄ（２５ｃｍ），下游直管段長度大于３Ｄ（１５ｃｍ），實(shí)驗(yàn)安裝示意圖如圖４所示。
| 表 | ４ | 上游 | ２９．１ｃｍ | 下游 | １９ｃｍ | 時流量計的運(yùn)行數(shù)據(jù) | ||||||||||||||||||||||||||
| 流量 | 氣壓 標(biāo)準(zhǔn)器 表前壓 時間 | 脈沖數(shù) | 系數(shù) | 系數(shù) | 重復(fù)性 | |||||||||||||||||||||||||||
| ３ | ）示值（）（ ） （） | －１ | －１ | |||||||||||||||||||||||||||||
| （ ／）（ | （ ）（ ） | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ｍ ｈ | ＫＰａ | Ｌ | Ｐａ | ｓ | Ｌ | Ｌ | ||||||||||||||||||||||||||
| ３６．９９１２６７６４ | ２６．４１５ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ９７．４ | ９６．６ | １０００ | １７００ | ３６．９５４２６７３９ | ２６．３９０２６．４００ | ０．０５ | ||||||||||||||||||||||||||
| ３６．９３２２６７４５ | ２６．３９６ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ４５．５２９１３３１２ | ２６．５７１ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ３９．６ | ５００ | ２８００ | ４５．４２２１３２９６ | ２６．５３９２６．５５７ | ０．０６ | |||||||||||||||||||||||||||
| ４５．４６７１３３０７ | ２６．５６１ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ３７．０３４ | ５３７８ | ２６．８８２ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| １９．５ | ２００ | ２９７０ | ３６．９１２ | ５３６８ | ２６．８３２２６．８５５ | ０．０９ | ||||||||||||||||||||||||||
| ３６．９６７ | ５３７２ | ２６．８５２ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ７１．３５２ | ５４８７ | ２７．４３５ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| １０．１ | ２００ | ３０００ | ７１．２７７ | ５４８１ | ２７．４０５２７．４２８ | ０．０８ | ||||||||||||||||||||||||||
| ７１．３８７ | ５４８９ | ２７．４４５ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 系數(shù) | ｑｔ≤ｑ≤ｑｍａｘ | ｑｍｉｎ≤ｑ≤ｑｔ | 重復(fù)性 | 原系數(shù) | 長期穩(wěn)定性 | |||||||||||||||||||||||||||
| （－１） | 流量偏差（ ） | 流量偏差（ ） | （ ） | （ ） | ||||||||||||||||||||||||||||
| Ｌ | ％ | ％ | ％ | ％ | ||||||||||||||||||||||||||||
| ２６．６２８ | ０．８５ | ３．０１ | ０．０９ | |||||||||||||||||||||||||||||
| 表 | ５ | 上游 | １９ｃｍ | 下游 | ４０ｃｍ | 時流量計的運(yùn)行數(shù)據(jù) | ||||||||||||||||||||||||||
| 流量 | 氣壓 標(biāo)準(zhǔn)器 表前壓 時間 | 脈沖數(shù) | 系數(shù) | 系數(shù) | 重復(fù)性 | |||||||||||||||||||||||||||
| （ ／）（ ）示值（）（ ） （） | （ ）（ ） | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ３ | ＫＰａ | Ｌ | Ｐａ | ｓ | －１ | －１ | ||||||||||||||||||||||||||
| ｍ ｈ | Ｌ | Ｌ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ３６．９３４２６７３２ | ２６．３７８ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ９７．３ | ９６．６ | １０００ | １６８０ | ３７．０７４２６７４９ | ２６．３９４２６．３８９ | ０．０４ | ||||||||||||||||||||||||||
| ３６．９９４２６７４８ | ２６．３９４ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ４６．０２３１３２９８ | ２６．５４３ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ３９．４ | ５００ | ２８００ | ４５．９９９１３２８９ | ２６．５２５２６．５３９ | ０．０５ | |||||||||||||||||||||||||||
| ４５．０１８１３３０２ | ２６．５５１ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ３４．４４１ | ５３７５ | ２６．８６２ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ２０．３ | ２００ | ２９５０ | ３５．３４２ | ５３６０ | ２６．７８７２６．８２７ | ０．１４ | ||||||||||||||||||||||||||
| ３５．３９３ | ５３６９ | ２６．８３２ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ７１．５６５ | ５４８６ | ２７．４３０ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| １０．１ | ２００ | ３０００ | ７１．５７２ | ５４８６ | ２７．４３０２７．４３０ | ０ | ||||||||||||||||||||||||||
| ７１．５６５ | ５４８６ | ２７．４３０ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 系數(shù) | ｑｔ≤ｑ≤ｑｍａｘ | ｑｍｉｎ≤ｑ≤ｑｔ | 重復(fù)性 | 原系數(shù) | 長期穩(wěn)定性 | |||||||||||||||||||||||||||
| （－１） | 流量偏差（ ） | 流量偏差（ ） | （ ） | （ ） | ||||||||||||||||||||||||||||
| Ｌ | ％ | ％ | ％ | ％ | ||||||||||||||||||||||||||||
| ２６．６０８ | ０．８２ | ３．０９ | ０．１４ | |||||||||||||||||||||||||||||
圖４ 擾流件在上游１９ｃｍ 直管段處的流量計安裝示意圖
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表５所示。從表５可以看出，擾流件安裝在距流量計上游端小于５Ｄ 處時，其運(yùn)行數(shù)據(jù)的流量偏差（ｑｍｉｎ≤ｑ≤ｑｔ 部分）＞３％，不滿足標(biāo)準(zhǔn) 的要求，但其重復(fù)性符合流量計的標(biāo)準(zhǔn)。
３、結(jié)論：
通過以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，即使渦輪流量計在使用過程中滿足上游直管段 ５Ｄ 的安裝要求，也會造成一定的流量偏差，導(dǎo)致流量計測量準(zhǔn)確度的降低，因此建議在流量計的安裝時，上游擾流件與其安裝位置的直管段要求越長越好，至少在８Ｄ 以上。