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1、大口径煤气流量计量方案大口径煤气流量计量一直是冶金、焦化、城市管网等行业重要的计量点， 也是计量的难点。究其原因主要有四个方面：一、介质较脏污，容易在检测元件 表面堆积污物，从而大大影响测量的精度；二、介质压力低，流速低，工艺要求 测量的压损比较小；三、介质为混合物，组分的变化对测量的影响比较大；四、 管线多为主干线，仪表的安装与维护不能影响正常生产。理想的煤气计量系统应 当具有带气安装维修、在线清洗、测量范围宽、测量精度可靠、符合相关标准、 数据存储、监督管理以及网络通讯的功能。 这里向大家介绍针对不同场合，不同 测量精度要求而制定的四种大口径煤气流量测量系统：多管并联标准节流件测量系统测管
2、流量测量系统在线比对标定管道已有阻流件的流量测量系统变径整流器与插入式涡街构成的流量测量系统系统一：多管并联标准节流件测量系统概述该系统应用于重要贸易结算，测量精度要求较高计量点。系统采用多管 并联的孔板作为一次测量元件，采用流量计算机进行流量计算、数据存储、监督 管理以及网络通讯。由于介质脏污，对孔板测量精度影响较大，因此一次测量元件采用多管 并联的孔板，可以定期切换清洗，且不影响正常输气。二次仪表选用流量计算机。 流量计算机的补偿运算严格遵从 GB/T18215.1-2000城镇人工煤气主管道流量 测量国家标准等有关标准，除进行基本的温压补偿外，对严重影响煤气计量精 度的密度、湿度等因素，
3、进行了修正，同时对孔板的流出系数C、流束膨胀系数&进行实时逐点计算，使系统的测量范围大大提高。所使用的流量计算软件已 通过国家权威部门的认证。另外流量计算机还具有强大的数据存储、 监控和通讯 功能，可以通过电话或计算机网络与上位机组建起集散式计量管理网络，特别是对于现场仪表的误操作或人为的非法操作（如对仪表断电，非法修改参数设置， 对流量、温度、压力信号进行断路和短路等）具有监控功能。流量测量部分由3个并联的孔板组成，可以定期切换清洗。3个差压信 号以及补偿的温度压力信号均送到同一台流量计算机中。系统功能及技术指标: FC2000流量计算机可同时进行3块孔板的流量的测量；可输入煤气的全
4、 组分或接入实时密度计，进行实时密度修正；可接入实时湿度计，进行实时度修 正，补偿计算符合有关国际建议与国家行业标准。 对节流式流量计的流出系数 C、流束膨胀系数&进行实时逐点计算，使 系统在10:1的测量范围内精度为土 1%系统具有完善的计量监管功能：记录仪表被断电的时间记录所有对仪表设置的改动内容能查看累积起始时间和累积量被清零的时间仪表的设置操作需要供需方双重密码正确方可进行连接打印机即可打印出仪表设置、报警、审计、历史数据等书面内容能储存1000条历史数据，100条审计记录，100条报警记录以供查阅连网的流量计算机可以实现远程实时监控 通讯功能：RS232、RS485有线Mod
5、em（程控电话网）、无线 Modem Ethernet （以太）网等。 最大累积流量显示：999,999,999工程单位系统二：插入式测管流量测量系统概述该系统采用插入式测管流量计来进行测量。插入式测管流量计是根据 ISO396 “封闭管道中流体流量的测量一采用皮托管的速度面积法”国际标准而 设计制造的专门用于大口径煤气流量测量的先进仪表。该套流量计由插入式测量管和测管流量计算机构成。该系统具有测量范围宽、压力损失小、可不断气安装 检修、不易结污、可在线清洗等突出性能，适用于脏污、低压、低流速大口径煤 气介质的流量测量。插入式测量管是基于皮托管测量原理针对煤气介质的特点而采用专利结 构设计的差
6、压式点流速测量管。它将管道中某点的流体流速转变成一个对应的差 压信号，由于其测量的是管道中某点的流速，因此其可以用于不规则管道流量的 测量（由测管流量计算机进行截面系数修正），这对绝大多数因污物堆积而改变 了流通截面积的煤气管道而言有重要的现实意义。其采用新一代的专利设计结 构，独有的测头形式具有测量压力损失小、 污物不易堆积的性能；可不断气安装 检修；可在线清洗等优点，避免了传统均速管无法测量变形管道流量，易堵塞， 无法彻底在线清洗的缺点。测管流量计算机是一款具有高精度流量计算、数据显示存储、信息记 录、网络通讯功能的新一代计量仪表，是与插入式测管配套使用的二次显示仪表。 其接收插入式测量管
7、的差压信号，根据标定出的插入式测管的仪表系数分 5段计 算出该点的流速，然后根据ISO3966国际标准中的“封闭管道中流体流量的测量 采用皮托管的速度面积法”计算出工况流量。 仪表可设置“截面修正系数”对 变形管道进行修正。仪表还可根据有关国际标准与建议、 国家与行业标准进行温 度、压力、组分补偿、计算出标况体积流量或质量流量。系统应用1. 插入式测量管的测量系统该系统由一套插入式测管和一台测管流量计算机构成。测管流量计算机 根据ISO3966国际标准中的“封闭管道中流体流量的测量一采用皮托管的速度 面积法”计算出平均流速。直管段要求表:测点上游侧阻流件形式前后直管段要求单个9厅弩头或三通（流
8、体仅从一个支管流出）前1ED后ED在同 屮闻上的两个或多个"弯头前20D后5D在不同平面上的两个或多个加°弯头前25D后ED渐缩管（在X 5D至3D长匿内由2D变為D）前10D后ED観止阀全开前15D后5D系统精度町PE1 4输出，量程比1； 3±2.»FJPE1 420nA 输出，量程比 L： 10±3.5%町PEI HART 佑号输出“ gffitt Is 10±2,5%系统连接图i FJFEi0-JPTIOOUh1j1i管道中心线压力变送器弋IFJPC!测管管道中心线2. FJPE3型测管的测量系统该系统由三支插入式测管和一台测
9、管流量计算机构成。测管流量计算机 根据ISO3966国际标准中的“封闭管道中流体流量的测量一采用皮托管的速度 面积法”计算出平均流速。直管段要求表:澳!上游侧阻流件形式前后直管段要求单个9Q°弯头或三通（流肚仅从一个支管流出）前10D后5D启a平面上的两个或多个so"弯头前15D后5D在不同平面上的两个或多个90°弯头前20D后5D斯缩管（在15D至帥长度內由2D变为D）前5D后6D就止阀全开前10D后5D系统精度町PE3 420皿输出.重程比1; 3±1, 5%町PEd 4输出，量程比1； 10±2.5%FJPE3 HART信号輸出，重程比1
10、： 10±1. 5%系统三：在线比对标定管道已有阻流件的流量测量系统概述该系统是用皮托管在线标定大口径煤气工艺管道上已有阻流件的流量测量系统。在实际的工艺管道上有很多阻流件，例如管线上的弯管、变径管和废弃 的孔板等。这些阻流件有着和孔板近似的流量特性， 即流体流过它们时，在它们 的两侧会产生一个压差，我们只要知道了这些阻流件差压值与流量值的数学关系 就可以通过测量差压推导出流量了。 我们所熟知的标准节流件的流出系数 C、以 及流量补偿的计算式均是通过大量的标定数据得来的。因此，同样可以采用标定的方法来确定管道中已有的阻流件的流出系数 C以及流量补偿的计算式。确定 了这些计算式后，通过
11、测量差压、压力、温度、组分（密度）、湿度等参数，就 可以间接地计算出流量了。在该流量测量方法中我们采用ISO3966国际标准中的“封闭管道中流体流量的测量一采用皮托管的速度面积法”对工艺管道上已有的阻流件进行现 场实流比对标定。该方法具有以下特点：应用在流速大于2m/s，口径1000以上的场合。测量系统的量程范围与实际工况量程范围完全一致。无附加压力 损失。安装维护简单，可在不断流情况下施工。测量系统抗介质脏污。系 统造价低。测量精度可达2.5%。同一套比对标定设备可重复使用。比对过程中实际流量值的获得该比对场合必须考虑到比对过程中管道施工应尽可能的少，可以在线进 行安装，方法要有国际标准支持
12、等问题。在该流量比对系统中采用ISO3966国际标准中的“封闭管道中流体流量的测量一采用皮托管的速度面积法”获得实 际流量值，通过标定后的皮托管的精度可达到 0.1%。按照标准的规定，在同一 管道截面上选取一系列的测量点，用皮托管测量出这一系列测量点的点流速， 最 后用算术法计算出平均流速和体积流量。皮托管的外径可以作的较小（25以内），通过使用在线打孔器和设计出可在线插入 /拔出皮托管的密封连接件，即 可实现皮托管在线安装和调整插入深度，这对很难断流的大口径煤气流量测量有 着很重要的实际意义。比对的同步性比对标定法必须保证比对过程中时间的同步。即必须有设备能记录下较长时间段内工艺管道上已有的
13、阻流件的差压值和该时刻皮托管的差压值，以及该时刻的温度、压力值。该流量比对系统中采用具有很大存储空间和强大运算能力 的FC2000流量计算机进行比对实时数据的采集和存储，并且最终由 FC2000流 量计算机采集工艺管道上已有的阻流件的差压、 压力、温度，并实时计算出流量 值。宽量程的实现该流量测量系统通过三个技术手段实现测量系统的宽量程：1. 比对在较大流量范围内进行，比对过程中尽可能的在全量程范围内改变流量 值，使比对数据能覆盖整个流量范围，这样拟合出的工艺管道上已有阻流件全量 程范围内的数学模型。2. 采用宽量程的智能差压变送器。工艺管道上已有的阻流件的流量量程宽意味着 差压范围必定很宽，
14、这样必须使用宽量程的差压变送器，目前的智能差压变送器 的量程比已经能达到100:1 o3. FC2000流量计算机通过HAR协议通讯读取智能差压变送器的差压值，这样 就弥补了 420mA言号分辨率低导致差压变送器宽量程范围使用时小差压信号 无法读出和测量精度下降的缺陷。系统四：变径整流器与插入式涡街构成的流量测量系统概述该流量测量系统由变径整流器、插入式涡街流量计以及流量计算机构成。 该系统具有：下限流速低(w 1.5m/s )，量程比宽(15:1 )的优 点，对减少输差具有重要意义。变径整流器入口处为光滑曲线，介质流经时， 有自清洗的效果，不会造成粉尘堆积。插入式涡街流量计可在管道不断流的情
15、 况下旋出测头进行清洗或在线用蒸汽吹扫，不影响连续生产。压损小，插入式涡街流量计测头部分在大口径管道内的流阻可忽略不计，变径整流器的变径比一般大于0.7，流速为20m/s时，压损仅为20Pa以内。直管段要求低，同平面 两个90C弯头的情况下，仅需3倍D。可用于300m1000mnt勺煤气管道。 精度可达2.5%。二次仪表选用流量计算机。流量计算机的补偿运算严格遵从GB/T18215.1-2000城镇人工煤气主管道流量测量 国家标准等有关标准，除进 行基本的温压补偿外，对严重影响煤气计量精度的密度、 湿度等因素，进行了修 正，同时采用非线性修正的技术手段提高了整个系统的精度。 另外流量计算机还
16、具有强大的数据存储、监控和通讯功能，可以通过电话或计算机网络与上位机组 建起集散式计量管理网络，特别是对于现场仪表的误操作或人为的非法操作(如 对仪表断电，非法修改参数设置，对流量、温度、压力信号进行断路和短路等) 具有监控功能。仪表结构图变径整流器介绍人们印象中的流体整流器往往是那种“蜂窝煤”式的结构。这类流体整 流器由于易引起污物堵塞和阻力损失较大，所以主要用于实验室和流量标定系 统，在工业测量上很少使用。本系统中使用的变径整流器它的外型类似于节流装 置中的喷嘴，纵断面采用特殊的曲线，就具有了整流，提高流速及改变流速分布 的多重作用，与涡街流量配合使用，大大提高了涡街流量计的性能(下限流速
17、、 量程比、直管段要求等)。由于其为流线型，因此其本身的阻力损失很小，计算 公式如下： 3=1飞5Q 护(0.625XD1AI2)8 (Pa)其中：p :工况介质密度kg/m3Vs工艺管流速Jit/sD1.工艺管口径皿D2:变径管缩径后口径m注：上式应满Dl/D2=0,625的条件四种系统方法对比系统一系统二系统三系统四系统名称多管并联孔 板测量方法FJP插入式测量 管流壘测量系 统在线比对标定管 道已有阻流件的 济量测量系统LGZ丢径整港器 与插入式涡街构 成的流重测翼系 统用逮贸易计重内部计量內部计量贸易计重 內戡计量系统综合精度±1,0%±1.5%±2. 5%±2.5%管径范围DNSOIOOODN3OO3OOODN300以上DN30Q1000可达重程比10： 110： 110： 110： 1流谨下限3m/s4m/s1. 5m/s抗管道振动好好好不好安装条件断气安装不断气安装不断气安装断气安装走期滑洗'"> 1 F-h Ju需要1 hi Vr?护卄卜I n u J-£.维修潰洗不影响输气不影响输气不影响输气不影响输气系統投曬1咼:中等低