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流量测量的发展特点及其对流量计的要求

行业聚焦点中国仪表网2010年08月10日 09:18人气:4870

 钢铁行业流量测量的特点

  钢铁行业时耗能大户,大量燃料在各种炉窖内燃烧,还需要助燃空气,有的属富氧燃烧,需要吹入氧气。有的炉子燃烧产生大量的荒煤气,经洗涤除尘等处理后,送到另一些炉窖作燃料。因此,助燃气体流量、煤气流量、烟道气流量等占了很大比例。这些测量对象流体压力低、流速低、密度低。管径大,要准确测量有一定难度,尤其是煤气,往往含水量、含尘量较高,有的还含有焦油,有的煤气管道内有排不尽的水,这些都要求仪表有适应能力,不能因凝液析出而影响测量,不能因灰尘而发生故障。

  厂制水流量测量对象也有其特点,测量结果多半用于过程监视与控制,精确度要求不高,但稳定性、可靠性要求高。有时口径较大,常常选用均速管差压式流量计和夹装式超声流量计。

2.2.2 电力行业中的流量测量特点

  (1)与发电有关的蒸汽流量测量 此类流量测量的特点是流体温度高,压力高,连数兆瓦的小机组蒸汽温度都要达到420℃以上。尽管经常有新型流量计推出,但多数原理流量计承受不了如此严酷的工作条件。目前还是节流式差压流量计稳稳地占据着这块传统领地。

  由于此类测量对象流量变化范围不大,经常是满载满发,所以差压式流量计范围度较小地弱点不会带来实际影响。

  (2)供热网中地蒸汽流量测量 热电厂供热网中所用地流量计,由于流体温度和压力均大大降低,所以可以选择的空间大大扩展,但由于沿袭电厂仪表选型的传统,多数对象仍选用节流式差压流量计,部分选用涡街流量计。

2.2.3 石油和化工行业中流量测量的特点

  ①多数石化和化工企业有防爆要求,即使被测流体本身不是易燃易爆物质,但整个区域属易燃易爆场所,因此仪表选型时应符合防爆规程。

2.2.4 石油储运行业的流量测量特点与要求

  石油储运行业也是流量仪表的一大用户,每年数以亿吨计的成品油从油库经计量后转运到加油站或下一级油库然后再经计量发送到最终用户。数以万计的加油站偏布各地,每个加油站都装有数量不等的加油机。

  成品油主要油汽油、柴油、煤油、润滑油、航空汽油等品种。由于接收油品的槽车、槽船或车辆的油箱等都是装在可移动的设备上,因此油品经流量计计量后通过鹤管、挠管之类的柔性管道发送到接收方。因为油品属易燃易爆物质,安全是人们关注的首要问题。由于高速流动的油品与管件及管道内壁摩擦易产生静电,因此,管路设计中应有静电接地措施,将所产生的静电电荷导入大地。静电接地系统还要求与发油控制系统联锁,一旦静电接地失灵,立即停止发油。除此之外,石油储运行业流量测量还有下面的特点与要求。

①被测介质昂贵,对计量精确度要求高,一般要求达到±0.5%R。

②除重油、渣油之外的其他成品油都较清洁。发油时管道中的油品流速较高而且较稳定,因此容易得到较高的计量精确度。

③计量数据用于贸易结算,因而要求计量结果的显示供需双方都便于观察,从而体现公平和透明。

有些计量表如加油机,除了显示发油总量外,还应同时显示单价和总价。

④流量测量仪表大多与批量控制设备配合使用,可以按预先设定的发油量进行自动控制,如本书第五章所讨论的批量控制系统。新型的加油机还配有读卡设备和打印机,以便读出用户预先购买的IC卡中剩余金额,并在此金额即将用完时通知控制系统,关闭阀门。加油完毕自动打印加油报告。

供水行业的流量测量特点

  水厂从河流、湖泊或水库抽取原水,需根据原水计量结果向国家支付费用。水厂的成品是自来水,自来水的管理和分配网上需大量大口径流量计。这些测量对象有下列特点。

①计量数据用于贸易结算,测量精确度要求高,按照GB/T 17167的规定应达到±2.5%R的精确度(见表2.3)。对于大口径计量表,有些用户要求高达±0.5%R。

②设置在原水和自来水主管道上的流量计,口径大,为减少泵送费用,要求阻力小。

③对测量范围度要求高。家庭用户均为间歇使用,即使是大的企事业机构,日夜之间、不同季节之间、生产、经营、管理或服务的各个不同阶段,耗水量也差异很大。

④环境恶劣,大口径管道通常为埋地敷设,因此流量计大多数被安装在仪表井中,稍有不慎就会出现雨水淹没仪表地事件,所以,流量计应有IP68的环境防护能力。

⑤原水洁净程度较差,压力不高,在大口径管道中低速流动的条件下,管壁上易积淤泥,所以仪表设计选型应考虑淤泥的影响,工程设计和安装时应考虑淤泥的清理。

  目前的仪表选型意见趋于一致,用于贸易结算的大口径流量计,选用电磁流量计,它能全面满足上述各项要求,小口径水流量测量选用旋翼式水表。

天然气流量测量的特点及其对仪表的要求

  天然气作为一次能源,在世界一次能源结构中的比重逐年上升。发达国家一般已达到30%~40%,因此天然气贸易交接计量所涉及的金额是巨大的,引起国际上的广泛重视。为了保证天然气生产及利用企业的贸易计量公正合理,维护贸易双方的正当权益,欧洲最早制订了EN1776:1998《天然气测量系统基本要求》。我国在这一标准基础上也制订了相应的标准GB/T18603-2001《天然气计量系统技术要求》。

  天然气计量系统具有下列主要特点和基本要求。

  防爆要求 流体易燃易爆,可能的危险区域应按GB3836.1进行分级,在危险区域内,任何仪表和电器设备选型和安装都应符合GB3836的规定。

  不中断供气要求 为了保证连续输气,不能因计量仪表维修等中断供气,计量站和计量回路宜设置旁通,对于重要的大流量用户,推荐采用并联双计量回路。旁通阀和并联双计量回路上游阀或(下游阀)应选择关闭性能好、耐用、有检漏装置的截断阀,避免非计量流失。

  工况的多样性 天然气从采集、处理、运输到分配的各个环节都需要计量,采集环节流体脏污,气体带液甚至混有固相。不同的气井压力差异大。运输环节流体压力也较高,但分配到最终用户处,压力可能将得很低。因此,不同环节的流量测量应了解清楚流体工况和具体条件,不能一概而论。
不同的准确度要求 天然气计量属大宗能源计量,而且流量值越大,涉及到的结算金额越大。而所配置的计量仪表的价格与准确度有关,准确度越高,价格也越高,计量值相对较小的计量系统,一般承但不起价格昂贵得多的高准确度仪表,因此,只能降低要求,但仍应达到有关标准的要求。表2.1所列是不同等级的天然气计量系统仪器仪表配备指南。表2.2是不同等级的计量系统配套仪表准确度要求[4]。

表2.1 不同等级的天然气计量系统仪器仪表配备指南

设计能力qnv(m3/h)(标准参比条件)

qnv=≥500

5000≤qnv≤50000

qnv≥50000

1.用于测量的校验用系统例如串联标准流量计

   

2.温度转换

3.压力转换

4.Z转换

5.发热量和气体质量的确定

   

6.每一时间周期的流量记录

 

7.密度测量(代替2、3、4)

   

准确度等级

C级(3.0)

B级(2.0)

A级(1.0)

2.“√”建议配套内容。

参数测量

计量系统配套仪表准确度等级

A级(1.0%)

B级(2.0%)

C级(3.0%)

温度

0.5℃

0.5℃

1℃

压力

0.2%

0.5%

1.0%

密度

0.25%

0.75%

1.0%

压缩因子

0.25%

0.5%

0.5%

发热量

0.5%

1.0%

1.0%

工作条件下体积流量

0.75%

1.0%

1.5%

当供用气双方用能量流量交接时需要配套的项目。

  计量系统不同的输出量类型和计量单位 计量系统由天然气流量计和进行不同参数测量的变送器、流量计算及确定各输出参数的转换装置组成,根据系统的组成和需要,输出量可以是:标准体积流量、质量流量和能量流量。标准状态体积流量以Nm3/s为单位;工作状态体积流量以m3/s为单位;质量流量以kg/s为单位;能量流量以MJ/s为单位[4]。

  天然气组分变化 由天然气组分变化引起的标准状态密度变化,压缩因子变化,都将影响流量测量准确度,因此在计量值大的计量系统中,应根据天然气组分稳定度定时取样,进行全组分分析。

  超压缩因子变化 天然气超压缩因子FZ是因天然气特性偏离理想气态定律而导入的修正系数。超压缩因子不仅受流体温度、压力影响,而且随天然气组分变化。因此应实时计算其数值。

  实流校准 天然气干线流量计主要特点为高压(2Mpa以上)、大口径(DN150以上)、高精确度(0.5级以上)。我国从塔里木到上海的输气干线总长为4000多公里,压力为10Mpa,管径为DN1000,这些特点要求输气干线流量计应具有高精确度、稳定可靠的计量系统和配备相应的校准装置。

  实流校准应在与实际操作条件相近的条件下进行,然而,如果将条件差异锁引起的不确定度估算考虑在内,在不同条件下校准的也是可行的。

  在计量值大的计量站,应在计量管道上串联安装一套校准用附加流量计,以便定期进行实流校准。

2.2.7楼宇中的流量测量的特点

  楼宇自动化系统中地测量流量 在楼宇自动化系统中,对进出重点设备或装置地流体流量进行测量,测量结果用于设备运行状态监视、控制和设备管理。测量结果一般不用于贸易结算,所以对测量精确度要求不高。仪表一般由楼宇自动化工程公司选型,主要考虑地是安装方便、价格和仪表故障后不影响系统运行。

  以能源计量为目的地流量测量 楼宇中地自来水、燃气、燃油等要靠外部供给,空调冷冻水、热水、冷却水等要供给用户使用,自己发生地蒸汽有时还外供到其他单位,因此,需对这些流体进行计量,计量精确度必须满足贸易结算的要求,计量结果用于对外收费的表计,还应按规定进行强制检定。

  由于空调用冷冻水温度不是很低,一般为5~6℃的淡水;空调用热水主要用于采暖、洗澡、洗簌等,所以温度不是高,大多在90℃以下,这样的使用要求和流体条件,合理的选型是电磁流量计。

2.2.8企业能源计量器具性能要求

  GB/T17167规定了企业能源计量器具性能要求,其中不同用途流量计准确度要求如表2.3所示。

表2.3企业能源计量器具性能要求(流量计部分)

计量器具类别

计量目的

准确度要求

油流量表

进、出企业的结算

汽油、柴油、原油0.35%

分厂(车间)和重点用能设备

能耗考核

汽油、柴油、原油0.5%

重油、渣油2.5%

气(汽)体

流量表(装置)

进、出企业的结算

煤气、天然气2.0%

蒸汽2.5%

分厂(车间)和重点用能设备能耗考核

煤气、天然气2.0%

蒸汽2.5%

水流量表

(装置)

进、出企业及企业内部车间、重点用水设备的净水计量

2.5%

企业排放污水的计量

5.0%

温度计

用于水温、气温、汽温及废气、乏汽、废水排放温度的计量

2.0%

压力表

用于气体、液体及蒸汽压力的计量

1.0%~2.5%


计量器具类别

计量目的

准确度要求

油流量表

进、出企业的结算

汽油、柴油、原油0.35%

分厂(车间)和重点用能设备

能耗考核

汽油、柴油、原油0.5%

重油、渣油2.5%

气(汽)体

流量表(装置)

进、出企业的结算

煤气、天然气2.0%

蒸汽2.5%

分厂(车间)和重点用能设备能耗考核

煤气、天然气2.0%

蒸汽2.5%

水流量表

(装置)

进、出企业及企业内部车间、重点用水设备的净水计量

2.5%

企业排放污水的计量

5.0%

温度计

用于水温、气温、汽温及废气、乏汽、废水排放温度的计量

2.0%

压力表

用于气体、液体及蒸汽压力的计量

1.0%~2.5%

计量器具类别

计量目的

准确度要求

油流量表

进、出企业的结算

汽油、柴油、原油0.35%

分厂(车间)和重点用能设备

能耗考核

汽油、柴油、原油0.5%

重油、渣油2.5%

气(汽)体

流量表(装置)

进、出企业的结算

煤气、天然气2.0%

蒸汽2.5%

分厂(车间)和重点用能设备能耗考核

煤气、天然气2.0%

蒸汽2.5%

水流量表

(装置)

进、出企业及企业内部车间、重点用水设备的净水计量

2.5%

企业排放污水的计量

5.0%

温度计

用于水温、气温、汽温及废气、乏汽、废水排放温度的计量

2.0%

压力表

用于气体、液体及蒸汽压力的计量

1.0%~2.5%

计量器具类别

计量目的

准确度要求

油流量表

进、出企业的结算

汽油、柴油、原油0.35%

分厂(车间)和重点用能设备

能耗考核

汽油、柴油、原油0.5%

重油、渣油2.5%

气(汽)体

流量表(装置)

进、出企业的结算

煤气、天然气2.0%

蒸汽2.5%

分厂(车间)和重点用能设备能耗考核

煤气、天然气2.0%

蒸汽2.5%

水流量表

(装置)

进、出企业及企业内部车间、重点用水设备的净水计量

2.5%

企业排放污水的计量

5.0%

温度计

用于水温、气温、汽温及废气、乏汽、废水排放温度的计量

2.0%

压力表

用于气体、液体及蒸汽压力的计量

1.0%~2.5%

计量器具类别

计量目的

准确度要求

油流量表

进、出企业的结算

汽油、柴油、原油0.35%

分厂(车间)和重点用能设备

能耗考核

汽油、柴油、原油0.5%

重油、渣油2.5%

气(汽)体

流量表(装置)

进、出企业的结算

煤气、天然气2.0%

蒸汽2.5%

分厂(车间)和重点用能设备能耗考核

煤气、天然气2.0%

蒸汽2.5%

水流量表

(装置)

进、出企业及企业内部车间、重点用水设备的净水计量

2.5%

企业排放污水的计量

5.0%

温度计

用于水温、气温、汽温及废气、乏汽、废水排放温度的计量

2.0%

压力表

用于气体、液体及蒸汽压力的计量

1.0%~2.5%




























  ①与气体、蒸汽质量计算相关的压力表,其准确度不得低于1.0%。

  当计量器具是由传感器(变送器)、二次仪表组成的测量装置或系统时,见表2.3给出的准确度应是装置或系统的准确度(装置或系统未明确给出其准确度时,可用传感器与二次仪表的准确度按误差合成方法合成7])。

  能源作为生产原料使用时,其计量器具的准确度应满足相应的生产工艺要求。

  能源计量器具的性能必须满足相应的生产工艺特点及使用环境要求,如抗腐蚀、耐高温、耐振动、防粉尘、抗电磁干扰等。

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