文丘里管用于流體計(jì)量有著悠久的歷史,世界發(fā)達(dá)國家已總結(jié)出了一套成熟的理論和經(jīng)驗(yàn),在國內(nèi)也有幾十年的歷史, 1993年我國頒布了GB/T2624—93《流量測(cè)量節(jié)流裝置 用孔板、噴嘴和文丘里管測(cè)量充滿圓管的流體流量》(等效采用標(biāo)準(zhǔn)ISO5167—1(1991)《用差壓裝置測(cè)量流量 **部分,安裝在充滿流體的圓形截面管道中的孔板、噴嘴和文丘里管》),該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)文丘里管的結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)要求進(jìn)行了規(guī)定,同時(shí)還給出了計(jì)算流量及其有關(guān)不確定度等方面的必要資料。過去由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)因素,文丘里管在我國主要是作為高精度的標(biāo)準(zhǔn)器使用,隨著研究的不斷深入,加工工藝的不斷提高,文丘里流量計(jì)正逐步成熟并成為工作用計(jì)量器具,特別是用于貿(mào)易交接計(jì)量領(lǐng)域前景廣闊。本文將對(duì)天然氣計(jì)量中的孔板流計(jì)與文丘里流量計(jì)的流動(dòng)特性和檢定對(duì)計(jì)量的影響進(jìn)行比較,分析存在的問題和發(fā)展前景。
1 流動(dòng)特性對(duì)儀表性能的影響
孔板流量計(jì)和文丘里流量計(jì)計(jì)量原理相同,都是借助管道內(nèi)的節(jié)流裝置使流體流束在節(jié)流處形成局部收縮,從而使流速增加,靜壓降低,在節(jié)流前后產(chǎn)生差壓,通過測(cè)量差壓來衡量天然氣流過節(jié)流裝置的流量大小,而且在GB/T2624—93中對(duì)流體及前后計(jì)量管的要求也是相同的,差別僅為節(jié)流件的不同,這就使孔板流量計(jì)改造為文丘里流量計(jì)十分便利,工作量*小,費(fèi)用*低,這也是文丘里流量計(jì)特別適合我國現(xiàn)階段天然氣計(jì)量的一個(gè)重要理由。
文丘里流量計(jì)與孔板流量計(jì)相比主要有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)精度高
文丘里流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)可達(dá)0.5,而目前廣泛應(yīng)用的孔板流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)為1~1.5。
(2)壓損小
文丘里管收縮和擴(kuò)散段的作用使壓力損失大大降低,壓力損失約為孔板的1/5~1/3。
(3)耐磨損、壽命長(zhǎng)
文丘里管的幾何特性決定了其磨損小,表面經(jīng)特殊處理后更耐磨、耐腐蝕,壽命很長(zhǎng),甚至可用于固液混合計(jì)量,這是與孔板相比*大的優(yōu)點(diǎn)。
(4)維護(hù)量少
因文丘里管不象孔板需經(jīng)常清洗和定期檢查、更換,日常維護(hù)工作量大大減少。
從以上流動(dòng)特性對(duì)比中可看出,文丘里管比孔板有著明顯的優(yōu)勢(shì)。
2 流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)檢定及偏差問題
原理的科學(xué)性是流量計(jì)的基礎(chǔ),但能否在實(shí)際使用中實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)檢定并保證其準(zhǔn)確性更為重要?？装瀣F(xiàn)場(chǎng)檢定是采取幾何檢驗(yàn)法來確定流量計(jì)儀表系數(shù)的一種方法,但檢定條件與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)使用都存在一定的差異,所以影響計(jì)量準(zhǔn)確性的更為重要的因素,是檢定確定的儀表系數(shù)在現(xiàn)場(chǎng)是否適用及其偏差。
(1)孔板流出系數(shù)偏差
影響流出系數(shù)偏差的因素主要有:孔板入口銳利度、取壓位置、計(jì)量管圓度等等?？傊?凡是未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求的都會(huì)引起流出系數(shù)的偏差,其中大多數(shù)是**安裝、投用時(shí)可以避免的,如計(jì)量管圓度、焊縫突出等。另外,有些卻是長(zhǎng)期使用過程中出現(xiàn)的,如孔板彎曲、孔板上游端面沉積臟物及銳利度變化等,這種情況就很難解決。
現(xiàn)場(chǎng)情況千變?nèi)f化,很難維持實(shí)驗(yàn)室的參比工作條件,對(duì)于氣田開采、集輸單位就特別明顯。雖然標(biāo)準(zhǔn)中給出了在實(shí)際應(yīng)用中增加二個(gè)修正系數(shù),來解決這個(gè)問題,但效果并不理想。造成這種情況的主要原因是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期使用難免不產(chǎn)生磨損、腐蝕和積垢等改變了節(jié)流裝置的幾何形狀和尺寸,引起儀表特性的改變,但是在實(shí)際使用中孔板的入口邊緣極易磨損,孔板上游端面經(jīng)常有沉積物,不可能達(dá)到檢定時(shí)的狀態(tài)。
(2)文丘里流量計(jì)流出系數(shù)偏差
文丘里流量計(jì)因節(jié)流裝置是具有平滑曲面的文丘里管,磨損極小;沒有相對(duì)流動(dòng)靜止區(qū),表面不會(huì)出現(xiàn)沉積臟物。只要在加工安裝時(shí)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,就能消除孔板現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)可能導(dǎo)致流出系數(shù)偏差的因素。
正因?yàn)槲那鹄锕苣p極小,所以它還有一個(gè)孔板流量計(jì)無法相比的特點(diǎn),就是文丘里管一旦加工完成,流量計(jì)的儀表系數(shù)就基本不再隨時(shí)間變化,就固
化了。而孔板是要更換的,且極易磨損,這就要求加工精度很高,以保證不同孔板流出系數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)要求,但還是無法長(zhǎng)期保證。
3 其它問題
(1)經(jīng)濟(jì)分析:文丘里管與孔板相比的缺點(diǎn)是加工成本高,但算上孔板閥的費(fèi)用也相差無幾。
(2)適用條件:不易更換是文丘里管與孔板相比的*大缺陷,但對(duì)于流量較穩(wěn)定、流量比不超過3∶1的計(jì)量點(diǎn)都可使用。而且,由于新型高精度、大差壓變送器的出現(xiàn),使得文丘里流量計(jì)已突破了3∶1的流量比限制,單個(gè)文丘里管的測(cè)量范圍大大提高了。
(3)流體流態(tài)及安裝要求:因文丘里流量計(jì)與孔板流量計(jì)對(duì)流體狀態(tài)和安裝要求相同,因此,象氣流狀態(tài)和前后直管段等影響因素必須滿足要求。
孔板流量計(jì)在天然氣計(jì)量的歷起到了重要的作用,取得了大量的寶貴經(jīng)驗(yàn),工作中形成了一整套較為成熟的制度和方法,但從兩種流量計(jì)的對(duì)比可以看到,文丘里流量計(jì)更為*,特別是在天然氣開采、輸送等原料氣測(cè)量方面,可能解決孔板流量計(jì)多年來未能解決的問題。而且,我們只要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行很小的改造,花很少的投資,不需要進(jìn)行過多的人員培訓(xùn)或其它的改變,就能明顯地提高天然氣流量計(jì)量的準(zhǔn)確性。
