天然气基础知识三 天然气计量.pdfVIP

一、天然气计量概述

（一）国际上天然气主流计量办法；

对于贸易计量的流量计，统计显示，欧洲主要使用涡轮、罗茨流量计。荷兰涡轮、罗茨流量计的使用约占

80%；加拿大涡轮流量计约占90%；美国使用孔板约占80%。

从整体上看，二十世纪70年代形成孔板使用高潮，80年代形成涡轮流量计使用的高潮，90年代中后期形成超声流

量计使用的高潮。

超声流量计因具备流量方程简单清楚、宽范围度、高准确度、牢固可靠无压损，而受到人们对它寄以厚望，但因

实际应用时间短暴露出一些问题如噪声影响、直管段长度影响、脏污影响等导致超差，再加上价格因素，用户在

选型上还是偏重于应用成熟的涡轮、罗茨等。

（二）几种主流流量计计量原理，计量条件以及优缺点概述。

1、涡轮流量计

（1）涡轮流量计的工作原理：

当流体流经涡轮流量传感器时，在流体推力作用下涡轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，涡轮转动

周期地改变磁电转换器的磁阻值，检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的电脉冲信号。在一定的

流量（雷诺数）范围内，该电脉冲信号与流经涡轮流量传感器处流体的体积流量成正比。涡轮流量计的理论流量

方程为：

式中n为涡轮转速；qv为体积流量；A为流体物性（密度、粘度等），涡轮结构参数（涡轮倾角、涡轮直径、

流道截面积等）有关的参数；B为与涡轮顶隙、流体流速分布有关的系数；C为与摩擦力矩有关的系数。

（2）涡轮流量计组成结构：

涡轮流量计由涡轮、轴承、前置放大器、显示仪表组成。

被测流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，涡轮的转速随流量的变化而变化，即流量大，涡轮的转速也大，再经磁电

转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲，经前置放大器放大后，送入显示仪表进行计数和显示，根据单

位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量。

涡轮变送器的工作原理是当流体沿着管道的轴线方向流动，并冲击涡轮叶片时，便有与流量qv、流速V和流体

密度ρ乘积成比例的力作用在叶片上，推动涡轮旋转。在涡轮旋转的同时，叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力

线，改变线圈的磁通量。根据电磁感应原理，在线圈内将感应出脉动的电势信号，此脉动信号的频率与被测流体

的流量成正比。

涡轮变送器输出的脉冲信号，经前置于放大器放大后，送入显示仪表，就可以实现流量的测量。

（3）涡轮流量计的优缺点：

优点

精度高,在所有流量计中,属于最精确的流量计;

重复性好;

数字信号输出;

量程比宽;

结构紧凑。

缺点

不能长期保持校准特性;

流体物性对流量特性有较大影响

（4）影响涡轮流量计计量准确度的因素以及提高准确度的方法：

水击现象：

气体在压力管道中流动时，当遇到阀门突然关闭或者开启，压缩机突然开机或者停机，流体流速会发生突然

的极具变化，引起管道中流体压力发生反复的，急剧的周期性变化。

结果：涡轮的轴被损坏或者叶片被损坏。

解决办法：缓开缓闭。

磨损：

由于长期使用，气质存在杂质，于是造成了涡轮轴或者叶片的磨损。叶片由于污物变得厚重，轴承由于孔隙

加大变得松动。

结果：影响精度。

解决办法：定期清洗，定期维护涡轮叶片。另外，要注意清洗和维护涡轮流量计前面的过滤器。过滤器能够

极大地保护涡轮流量计不受损坏并减少磨损。

气态影响：

涡轮流量计收气态的影响较大，他对管道内流速分布畸变及旋转流是敏感的。

结果：影响精度。

解决办法：严格执行标准。满足前后直管段的要求，另外，加装整流器将起到更好的效果。

安装影响：

传感器应安装在便于维修、管道无振动、无强电磁干扰与热辐射影响的场所。

结果：影响精度。

解决办法：

传感器安装时，应保证测量管道与工艺管道同轴，和传感器相连接的前后管道的内径应与传感器口径一致，

流体方向一致。上游应有不少于传感器通径长度10倍的直管段，下游应有不少于传感器公称通径长度5倍的直管

段。

官道上温度计、压力表的安装部位，应设计在传感器上下游不会对传感器产生扰流影响的地方。

振动：

管道内的水击，压缩机的供气不足都会引起管线振动。会使叶轮均匀连续的转动变为跳跃性间断转动，影响

了涡轮流量计输出脉冲频率f,形成不规律的脉冲型号，仪表显示误差变大。

结果：影响精度。

解决办法：规范安装及操作，减小人为引起的振动；加固管线，减少振动。

2、孔板流量计。