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来自:山东华诚环保科技有限公司 发布日期:2021/1/7 浏览统计:14

对燃气仪表计量输差产生的原因进行分析,并提出应对策略,有利于提高天然气企业对燃气仪表的管理水平,同时也有助于提高经营效益。本文首先重点分析了超声波燃气仪表和涡轮式燃气仪表计量输差产生的原因,然后提出了降低燃气仪表计量输差的应对策略,具有一定的参考价值。


1 概述

随着我国对绿色清洁能源的重视,天然气在我国一次能源消费结构中的占比越来越高,天然气的管网覆盖率也随之增高。

然而,天然气在远距离输送的过程中,难免会存在一定的损耗,这就是输差问题。对于天然气输气管网系统来说,天然气输差率的高低直接影响着天然气输送企业的成本、利润等指标,是衡量企业管理水平的重要标志。

因此,如何降低天然气输送过程中产生的输差,已经成为很多天然气输送企业关注的重点问题。

产生输差的原因有很多,比如,燃气仪表计量输差、管道系统储气量的计算偏差引起的输差、管网系统泄露引起的输差、放空气量估计误差引起的输差等。其中燃气仪表计量输差是造成天然气输送管网损耗的最主要原因。

因此,对燃气仪表计量输差产生的原因进行分析,并提出应对策略,能够为天然气输送企业提供重要的参考价值,具有重要的现实意义。

2 燃气仪表计量输差产生的原因分析

当前,我国国内天然气计量方式以体积计量为主。体积计量形式的燃气仪表工作的原理是:在一定的时间内,对流经封闭管道横截面的天然气的体积流量进行计量,从而获得计量数值。在我国,超声波燃气仪表和涡轮式燃气仪表是主流的天然气计量仪表,因此,需要重点对这两种燃气仪表的计量输差进行分析。

2.1 超声波燃气仪表

2.1.1 超声波燃气仪表的结构及工作原理

超声波燃气仪表的主要结构包括:表壳、嵌入式系统、超声换能器等。根据检测信号的原理,超声波燃气表可分为时差式、相位差式、频率式、波束偏移式、多普勒式等类型的仪表,其中,时差式仪表具有计量精度高、抗干扰能力强等诸多优点,因此,长距离天然气管网多采用时差式超声波燃气仪表。

超声波燃气仪表按照声道数量可分为单声道式和多声道式,但不论是单声道式,还是多声道式,二者的原理相同,即声波在管道中的天然气中传播时,若是在顺流的方向中传播,则超声波传播的速度会增大,若是在逆流的方向中传播,则超声波传播的速度会减少,在同样的传播距离中就会产生传播时间之差。超声波传播的时间之差越大,则天然气的流速就越快。

2.1.2 超声波燃气仪表计量输差产生的原因分析

超声波燃气仪表计量输差产生的原因主要有两个,分别为内部原因和外部原因。

2.1.2.1 内部原因:

a.超声换能器的安装位置不当;

b.超声换能器和其它电子配件的质量及精确度达不到设计要求;

c.对超声波传播时间及天然气平均流速的采样周期设置不合理;

d.仪表在使用之前没有对仪表进行校准;

2.1.2.2 外部原因:

a.管道内天然气的气流速度分布不均;

b.管道内天然气的温度梯度分布不均,使超声波的传播路径发生偏移,因此会使传播时间差产生一定的误差;

c.天然气管道因气流脉动发生振动,管道振动又引发超声波燃气仪表振动,导致仪表产生较大的计量误差;

d.电磁信号干扰。外界电磁信号会对超声波信号的强度造成影响,对正常的计量信号造成干扰,从而降低了计量精度;

e.天然气管道内存在固体和液体杂质。由于固体和液体杂质的存在,会使管道内天然气的密度发生变化,超声波信号在传播中就会由于气体密度的变化而产生失真。如果杂质含量过多,就会在仪表的表体上形成结垢,或者对仪表产生腐蚀,严重降低仪表的精度。

2.2 涡轮式燃气仪表

2.2.1 涡轮式燃气仪表的结构及工作原理

涡轮式燃气仪表的主要结构包括:可转动计数器、高频信号发生器、表体、油泵、涡轮传感器、整流翼等。其中涡轮传感器采用的是多叶片的转子(涡轮)来检测管道内天然气的流速,涡轮将转速转换为电流信号,流量越大、涡轮的转速就越大,电流就越大,从而推导出管道内天然气的流速或者总流量。

2.2.2 涡轮式燃气仪表计量输差产生的原因分析

涡轮式燃气仪表计量输差产生的原因主要有:

a.涡轮轴承的摩擦力增大,致使涡轮的转速降低,从而产生计量误差;

b.管道内天然气的粘度发生变化,致使涡轮的转速受到影响,影响其计量精度;

c.管道内天然气的密度发生变化,致使涡轮燃气仪表在同一质量流量下显示的数值不同,从而产生了计量误差;

d.管道内天然气的温度或者压力发生了变化,致使涡轮燃气仪表的材料发生热胀冷缩,仪表的几何尺寸发生变化,导致其转速也发生变化;

e.管道内天然气含有过多的杂质,引起涡轮的轴承磨损严重,导致其转速降低,或者有杂质进入到轴承的缝隙中,导致转速降低。这些因素都会使仪表显示的数值不准确。

f.与超声波燃气仪表相同,涡轮式燃气仪表也会受到管道内气流脉动的影响,致使涡轮仪表的几何尺寸发生变化,引起一定的计量误差。

3 降低燃气仪表计量输差的应对策略

3.1 加强燃气仪表的管理

对现有的各类燃气仪表进行全面检查与严格校验,对于每一台燃气仪表的瞬时值进行必要的现场流量平衡,若超过允许的误差范围,则应寻找其它因素,直至现场天然气流量平衡为止。

针对所有天然气用户,都要调查清楚其用气量的最大值和最小值,并选用合理量程的燃气仪表,防止仪表不匹配的情况发生。在选型之前,要保证技术特性符合使用条件,并进行现场调研,按照 GB/T18603-2014《天然气计量系统技术要求》的标准,为用户安装相应的燃气仪表。燃气仪表的安装要严格安装相关技术标准操作,确保安装方式和方向正确。

天然气企业要制定本单位的燃气仪表定检计划,确保所有燃气仪表都能定期检验,对于达到使用年限的仪表要及时更换。

3.2 做好天然气管道内的气体监测工作

管道内天然气的气质发生变化时,会影响燃气仪表的精确度。由于天然气不能保证绝对纯净,可能会含有固态或者液态杂质,因此,需要加强对管道内天然气气质的监测工作,同时要定期清理燃气仪表,做好燃气仪表的维护与保养工作。对于多气源的远距离管道天然气,需要在临近各个燃气仪表的适当位置设置气质采集装置,并定期对气质进行采样,在气质变化范围较大的位置,应缩短采样周期。

3.3 做好天然气管道内的杂质过滤工作

应该定期清理天然气过滤器,务必要将管道内的固态杂质和液态杂质清理干净,并及时更换过滤网。

3.4 加强对燃气仪表操作人员的培训工作

天然气企业应该设立一支专业技能过硬,专业知识丰富的燃气仪表操作人员队伍,为他们培训有关天然气计量、燃气仪表的使用、及减少燃气仪表计量输差的相关知识,提高操作人员的知识量和技术水平。

4 结论

综上所述,燃气仪表计量输差是天然气企业运营过程中的一个难题,如何控制燃气仪表的计量输差已经成为学术界中的一个研究热点,因此我们必须对此高度重视,对引起燃气仪表计量输差的原因进行认真分析,从而提出应对策略。此外,我们还应积极学习国内外的各种先进技术和好的经验,从而不断提升燃气仪表的管理水平,进一步降低燃气仪表计量输差,提高天然气企业的经济效益。

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