摘要:近年來，國際(ji)上對天然氣需求(qiú)逐年增加，爲實現(xiàn)天🧑🏽‍🤝‍🧑🏻然氣貿易交接(jie)，天然氣計量手段(duan)尤爲重要。本文介(jiè)紹了幾種💔天然氣(qi)常用流量計,通過(guò)對比發現，雙腔孔(kong)闆流量計 優勢明(míng)顯。結合孟加拉RMS(RegulationandMeteringStation)調(diao)壓計量站項目的(de)具體工藝條件，根(gen)據🐅流量計的計算(suàn)書，形成以雙腔孔(kong)闆流量計爲主㊙️要(yao)計量儀表的計量(liàng)系統設計方案。拓(tuò)展了基于雙腔孔(kong)闆流量計作爲天(tian)然氣貿易計量手(shǒu)段的新思路，爲我(wǒ)國“一帶一路❤️”發展(zhǎn)戰略提供了經典(diǎn)案例。
引言
　　天然氣(qi)是一種清潔、高效(xiào)、優質的能源。國際(jì)上對天🔞然氣需求(qiú)處于井噴式的增(zēng)長，由于近年來國(guó)際沖突等因素，更(gèng)加劇了能源緊張(zhāng)，使得交易額迅速(su)增加。爲滿足市場(chang)需求，科⛹🏻‍♀️學精準🐆的(de)天然氣貿易交接(jiē)手段成爲關注的(de)焦點。
　　雙腔孔闆流(liú)量計在菲律賓、緬(mian)甸、巴基斯坦等天(tian)然氣場站被廣泛(fan)應用。據國外文獻(xiàn)記載,工業測量設(she)備中❄️基于差壓原(yuán)理的 孔闆流量計(jì) 應用占比爲40%叫，因(yin)此,孔闆流量計是(shì)目前世界上應用(yòng)範圍較👨‍❤️‍👨爲廣泛的(de)流量計量儀表之(zhī)一。爲保證流量計(jì)的計量精度,通常(cháng)采用實流或空氣(qì)對流量計進行标(biāo)定。對于孔闆流量(liang)計，通🐉過空氣标定(ding)就可以保證其精(jīng)度，在衆多流量儀(yí)表中具有不可替(tì)代的優勢。孔闆流(liú)量計具有穩💋定性(xing)高、可靠性好以反(fǎn)低📞成本的優勢,.使(shǐ)其在管道和天然(rán)氣場站計量方面(mian)擁有較高的認可(ke)度。
　　通過介紹天然(rán)氣場站幾類常用(yòng)流量計，并對各參(can)數對比分析💚,明确(què)丁選用高雙腔孔(kong)闆流量計的優勢(shi)。其次,結☁️合瑪格麗(li)特項目選用的歡(huān)腔孔闆流量計的(de)結構反計算書，形(xing)🏃‍♂️成了基于雙腔孔(kong)闆流量計的計量(liàng)系統的設計應用(yong)方案🔱。雙腔孔闆流(liú)量計憑借其精度(dù)高、管線設計簡單(dān)、操作便捷、維護成(chéng)本低等特點,已成(chéng)爲供需雙方認可(ke)的流量計量器具(ju)。
1.1超聲波流量計
　　傳(chuán)播時間差法是國(guó)内外 超聲波流量(liang)計 的主要檢測方(fāng)法。該方法是用一(yī)對傳感器相向收(shōu)🍉發超聲波，當一個(gè)傳感器發射聲波(bo)脈沖時，另外一個(ge)傳感器以一👉定的(de)角度👅接收聲波脈(mo)沖信号,這對傳感(gǎn)器👅交替收發脈沖(chòng)，通過檢測并計算(suàn)該脈沖在介質中(zhōng)順💃流和逆流的傳(chuán)播時🔞間差來測量(liang)管道介🌈質的流速(sù),從而計算出介質(zhi)的流量。目前國内(nei)外的超聲波流量(liàng)💜計多采用4、6或8聲道(dào)傳感器，即2對、3對或(huò)4對傳感器進行工(gong)作，以提高測量的(de)正确率。超聲波流(liu)量💞計雖然具有測(cè)量🤟管徑大、測量範(fan)圍❤️寬🛀🏻,支持雙向計(ji)量等特性。但因其(qí)工作中收發聲波(bō)的原理，使其容易(yì)受到周邊噪聲和(hé)其它環境的幹擾(rao)，影響計量的精度(du)。
1.2渦輪流量計
　　渦輪(lún)流量計 是一種流(liu)量計量器具，具有(yǒu)溫度和壓力補償(chang)功能，屬于速度📐式(shì)流量計。其工作原(yuán)理爲:具有一定壓(yā)力的天然氣沿流(liu)⭐動方向驅動渦輪(lún)流量計内的葉片(piàn)旋轉,通過電渦流(liu)傳感器檢測葉片(piàn)的旋轉速度,旋轉(zhuan)速度與體積流量(liàng)✔️成正比，即可計算(suàn)出通過流量🌂計的(de)天然氣體積流量(liang)。渦輪流量計具有(you)穩定性高、量程範(fàn)圍寬、對流量變化(hua)反應迅速、抗幹擾(rao)能力強🧡、信号便于(yu)💞傳輸等特點,廣泛(fan)應用于石油、化工(gōng)、電力、城市燃氣管(guǎn)網等領域的貿易(yi)結算,特🏃‍♀️别是在歐(ou)美等國家應用也(ye)闆爲普✨遍。渦輪流(liú)量計具有較高的(de)🍉精度和量程比，有(you)着較好🌏的重複性(xing)。但由于其自身的(de)旋轉機構長時間(jiān)運轉，會出現連杆(gan)斷裂、或旋轉🙇‍♀️異常(chang)✨等現象。
1.3渦街流量(liàng)計
　　“卡門渦街”原理(li)是 渦街流量計 的(de)核心理論。測量前(qián)在管道中垂直插(cha)入一段非流線😄型(xing)阻⛷️流體(旋渦發生(shēng)體)，當介質流動，管(guǎn)道内雷諾數達到(dao)一定值時，在發生(shēng)體下遊兩側會交(jiāo)替分離出規則排(pái)列的旋渦。當🌏發生(sheng)體兩側産生旋渦(wo)時，流體對旋渦發(fā)生體會産生一個(ge)周期性的交變橫(heng)向❄️作用力，壓電傳(chuán)感器将作用力的(de)變化🈲轉換爲可以(yi)測量的頻率信号(hào),通過信号放大和(he)整形，得出流速和(hé)流量，并進行累積(jī)計算。
1.4孔闆流量計(ji)
　　孔闆流量計 是基(jī)于差壓測量的方(fāng)法，以流動連續性(xing)定律和能量守✌️衡(heng)定律爲基準的，以(yǐ)AGA3或GB/T21446爲計算依據。當(dāng)天然氣流經管道(dao)中孔闆所在的截(jié)面時，因局部收縮(suō)，使流速增大,進而(er)在節流元⭕件的上(shàng)🚩、下遊産生壓降，且(qiě)介質流動的🥵流量(liàng)越大，在節流元件(jiàn)上、下遊産生的壓(yā)降就越大。孔闆流(liú)量計就是通過測(cè)量上、下遊的壓🍉力(li)差,根據GB-T21446-2008《用标✍️準孔(kǒng)闆流量計測量天(tiān)然氣流量》中的計(ji)算公式，可以得到(dào)質量流量、體積流(liu)量以及标準工況(kuang)下的體積流量。目(mù)前市場占有率較(jiao)高的孔闆流量計(ji)主要有兩種,一種(zhong)是普通孔闆流量(liang)計,-一種是雙腔孔(kǒng)闆流💋量計。對于普(pǔ)通孔闆流量計來(lai)講，流量測量穩定(ding),設計簡單,成本較(jiao)低,但因沒有孔闆(pǎn)升降機構，在更換(huàn)、檢查、标定等情況(kuàng)下，必須停止介質(zhi)輸送才能實現。
現(xiàn)将上述流量計的(de)各項參數做對比(bi),如表1所示。其中D爲(wei)管道直徑。
 
　　綜合上(shang)述參數,超聲波流(liu)量計精度高,但前(qian)後直管🏃🏻‍♂️段的長度(dù)較長，且需設置旁(páng)路回路，成本高且(qiě)不易維修;渦輪流(liú)量計和渦街流量(liang)計成本低，但較其(qi)他⚽流量計相比精(jīng)度明顯不足;普通(tōng)孔闆‼️流量計,檢修(xiū)時需停線或切到(dao)旁路;雙腔孔闆流(liu)量計精度高、維護(hù)簡單,在線🈲即可更(gèng)換孔闆，不受噪聲(sheng)影響。.由此可見，在(zai)計量器具🔴種類繁(fan)多的當下，雙腔孔(kǒng)闆.流量計因其材(cái)質強度高、耐磨性(xìng)好、機械加⭕工更加(jia)精密成爲貿易計(jì)量中最優🈲的選擇(zé)。
2雙腔孔闆流量計(jì)的結構及計算書(shū)
　　在盂加拉瑪榕麗(lì)特RMS調壓計量站的(de)儀表和控制系統(tong)👅的設🌍計中,包含了(le)貿易計量部分。該(gai)項目由中國🤟能建(jiàn)集團及通用電氣(qì)公🧑🏾‍🤝‍🧑🏼司(GE)聯合體總承(cheng)包。RMS調壓計量站,隸(lì)🔴屬于孟加拉能♊源(yuan)公司，該調壓計量(liàng)站爲盂加拉國首(shou)台9H級燃機電廠提(tí)供天然氣。該項目(mu)采用✌️的是雙腔孔(kong)🚶‍♀️闆流量計作🏃‍♂️爲貿(mào)易計量🐕流量計。
2.1現(xiàn)場流量計系統結(jié)構
　　現場流量計系(xi)統包括:雙腔孔闆(pǎn)流量計、整流器、前(qian)後😍直管段💋。如🈲圖1所(suo)示。
 
2.2雙腔孔流量計(jì)
　　歡腔孔流量計也(yě)稱高級閥室孔闆(pan)流量計。其結構采(cǎi)用上下腔設計,精(jing)确定位流道中心(xīn)的孔闆，根據API14.3.2(AGA-3)-最新(xin)版或ISO5167-1:2003(E)測量并計算(suan)通過孔闆的天然(ran)氣流量。真正的雙(shuang)🌍腔是指👄無論孔闆(pǎn)在下腔或上腔中(zhong)的位置如何，上腔(qiang)和下腔都✏️始終通(tōng)過✏️隔離杆、閥㊙️、機構(gou)進行隔離。爲了拆(chai)卸或檢查孔闆，闆(pan)載體組件應通過(guo)一☂️個不上升的📐升(sheng)降螺釘和齒輪🙇‍♀️将(jiang)孔闆托架組件收(shou)回到上腔。其結構(gòu)圖如圖2所示。
 
流量(liàng)計主要部件的材(cái)質:
(1)頂部夾緊杆:碳(tan)鋼。
(2)上腔端蓋、腔體(tǐ),下腔體,閥座密封(fēng):氫化丁腈橡膠0形(xíng)環。
(3)塞齒軸密封:聚(ju)四氟乙烯環。
(4)偏心(xīn)塞:碳鋼,塗有适當(dāng)的材料以增加耐(nài)腐蝕性。
(5)均衡閥:1/2"NPT洩(xie)放口，不鏽鋼。
(6)壓力(li)絲錐和排水塞:标(biao)準NPT管道絲錐符合(he)API14.3.2(AGA3)和ANSI要求。
(7)安全鎖:彈(dan)簧加載柱塞将偏(piān)心塞鎖在關閉位(wei)置，以防止，上腔打(da)開時意外打開。
(8)操(cao)作軸:左手安裝/雙(shuāng)重操作。
(9)孔闆及孔(kǒng)闆載體:sS316。
(10)孔闆密封(fēng):孔闆密封是不鏽(xiù)鋼316環上的氫化丁(ding)腈橡膠🔱材料,它保(bao)持密封形狀,确保(bao)不會突出到孔内(nèi)，并符合API14.3.2(AGA-3)标準。
(11)表體(tǐ):WCBSA216/A350。
(12)滑閥:不鏽鋼。
(13)密封(fēng)條:碳鋼。
2.3流量計計(ji)算書
　　調壓計量站(zhàn)的流量計計算書(shū)如表2所示。
 
3雙腔孔(kǒng)闆流量計的應用(yòng)
　　根據流量計計算(suan)書,确定雙腔孔闆(pǎn)流量計的規格、材(cái)質🌐等參數，制定計(jì)量系統設計方案(an)。由雙腔孔闆🔞流量(liang)計組成的計量系(xì)統包括:前後隔斷(duàn)球閥、整流📐器(GasConditioner)、雙腔(qiang)孔闆流量計(Flowmeter)、流量(liàng)計算機(FC,FlowComputer)、三筆記錄(lu)儀(ThreePenChartRecorder)、在線色譜儀(GC,GasChromatograph)以(yǐ)及配套的差壓變(biàn)送器(PDTI,PressureDifferentialTransmitterIndicator)、 絕壓變送器(qi) (APT,AbsolutePressureTransmitter)、 溫度變送器 (TT,TemperatureTransmitter)、PT100(TE,TemperatureElement)等。
　　系(xi)統投入運行前，主(zhǔ)管道的前、後隔斷(duan)球閥全打開，雙腔(qiang)孔闆流量計的取(qu)樣隔斷球閥、 五閥(fa)組 隔斷閥、絕壓變(biàn)送器的隔斷閥以(yi)反在線色譜儀的(de)取⛹🏻‍♀️樣閥👈全打開。系(xi)統投入運行後，天(tian)然氣通過整流器(qì)将🤩管道内的氣流(liu)變爲規則流動氣(qì)流,平穩流經閥室(shi)孔闆流量計。流量(liàng)💔計配套的 差壓變(biàn)送器 信号、絕壓變(biàn)送器信号、溫度變(biàn)送器信号通過硬(yìng)接線接入流📱量計(jì)算機，同時在線色(se)譜的天然氣組分(fèn)、熱值等數據通過(guò)RS485通信線💋接入流量(liang)計算機，由流量計(ji)算機顯示并輸出(chu)天然氣的管道工(gōng)藝參數、瞬時🌏流量(liàng)、累計流量等數👄值(zhi)。另外,由機械件構(gòu)成的三筆記錄儀(yí)通過☔差壓、壓力取(qǔ)樣管線和溫👨‍❤️‍👨度傳(chuán)感器，同時在專用(yong)記錄紙上記錄差(cha)壓、壓力、溫度信号(hào)✂️，作爲流量計算機(ji)的備用計量手段(duan)。計量系統圖如圖(tu)3所示。
 
3.1現場儀表
3.1.1整(zhěng)流器
　　整流器安裝(zhuāng)在任何裝置的下(xià)遊以及孔闆流量(liang)計的上遊。整流器(qì)的種類也多種多(duō)樣，圖4爲列舉的幾(jǐ)種樣式。.
 
3.1.2.上下遊直(zhí)管段
　　上下遊管道(dào)采用碳鋼材質，噴(pen)砂并進行光潔管(guan)道中天然❤️氣介質(zhi)的差壓、壓力、溫度(dù)信号，從而計算出(chu)天然氣流量。該儀(yí)表爲純🥵機械儀表(biao),無需供電。目前，國(guó)内計量系統基本(ben)不采用三筆記錄(lù)儀，但在一些不發(fā)達地區,如部分亞(yà)洲、非洲🌈國家，因電(diàn)力供應不穩定，經(jīng)常出⭐現停電的現(xian)🌐象，仍在使用三筆(bǐ)記錄儀用于記錄(lu)介質參數,并用于(yu)貿易結算。
3.1.5在線色(sè)譜儀
　　在線色譜分(fen)析儀分析出天然(rán)氣組分至少到C1~C6+、N2CO2,并(bìng)提供密度、比重、高(gao)低熱值、壓縮因于(yu)(遵循ISO6976和AGA-8)等參數,通(tōng)過RS485接口将_上述信(xìn)号傳送給流量計(jì)算機。色譜儀采用(yong)模塊化設計✂️,可以(yi)随時對内部元件(jiàn)(色譜柱、色譜閥、膜(mo)片等)進行就地更(geng)換及維修，色譜分(fen)💋析儀中色譜柱數(shu)量根據需要确定(dìng),色譜儀采用熱導(dǎo)率式探🔞頭(TCD)設計。随(sui)色♻️譜儀成套提供(gong)防爆分析小室,.除(chú)包含可燃氣體檢(jiǎn)測器、防爆聲🔴光報(bao)警器和防爆照明(ming)系統外，還包含取(qu)樣系統、樣氣預處(chu)理系統👄、标氣載氣(qi)系統等配套系統(tong)。
3.2流量計算機
　　用于(yu)商貿交接的流量(liang)計算機，具有計量(liang)認證機構頒發的(de)證書,如NMI認證、歐洲(zhōu)EN12405.0IML認證、中國計量機(jī)構證書。流量✌️計算(suàn)機采集來自現場(chǎng)的差壓、絕壓、溫度(dù)變送器的測量值(zhí),并通過通信的方(fang)式獲得色譜分析(xī)儀💞測得的天然氣(qì)組分🐕和熱值等參(cān)數,計算⛱️天然氣的(de)✌️密度、壓縮因✏️于、工(gōng)況流量和标況流(liu)量,用于貿易結算(suàn)。
本項目流量計算(suan)機的主要特性包(bāo)括:
(1)CPU主頻參數爲:≥333MHz,32bit或(huò)64bit的微處理器,其存(cún)儲器容量爲Flash:256MB,.DRAM:128MB,SRAM:4MB.
(2)可以(yi)根據流量計的類(lei)型選擇有關計算(suàn)标準，如AGA3/API250,IS05167,AGA5,AGA7,AGA8,API101,API2534;根🌏據選用(yòng)🐕的⭕标準,完成标況(kuàng)下的體積流量、質(zhi)量流量♻️、能量流量(liàng)🌈等瞬時流量值和(he)累積流量。
(3)流量計(jì)算機的計算精确(que)度應優于±0.01%。
(4)每5分鍾(zhōng)對流量計算結果(guo)進行一次歸檔，可(kě)存儲10路的月報告(gào)、周🙇🏻報告、天報告和(hé)小時報告長達300天(tian)。
(5)流量計算機具有(yǒu)自診斷反掉電保(bao)護功能，并将結果(guǒ)傳☁️送至，上位計算(suan)機控制系統。
4結論(lun)
上述計量系統,是(shì)RMS調壓站完整的貿(mao)易計量配置，其最(zui)大的優勢有以下(xia)幾點:
(1)整體設計完(wan)整，功能齊全，可以(yǐ)作爲标準計量系(xi)統應用⭐于✌️各天然(ran)氣場站。
(2)不受調壓(ya)閥引起的噪音幹(gàn)擾。
(3)因流量計可以(yi)在線更換孔闆,不(bú)用設計計量旁路(lu),大⭐大降低🌈成本。
(4)即(jí)使在失電的情況(kuàng)下，依然可以保證(zheng)計量數據的記♉錄(lu)。
　　目前，該計量系統(tǒng)已安裝運行，各項(xiàng)運行參數正常，運(yun)行⛱️平💃穩，二期也采(cai)用相同的設計方(fāng)案。實踐證明，基于(yú)雙腔孔闆🍉流量計(ji)構成的計量系統(tong)的設計線路簡單(dān)💋、成本低，計量數據(jù)平穩、準确，維護簡(jiǎn)單便捷,抗幹擾能(neng)力強，拓展了基于(yú)雙腔孔闆流量計(ji)作爲☔天然氣貿易(yì)⚽計量手段的✉️新思(sī)路，成爲盂加拉RMS調(diào)壓🐕站經典工程。

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