摘要:近年來，國(guó)際上對天然氣(qi)需求逐年增加(jia)，爲實現天✌️然氣(qi)貿⛷️易交接，天然(rán)氣計量手段尤(you)爲重要。本文介(jiè)紹了幾種♌天然(rán)氣常用流量計(ji),通過對比發現(xian)，雙腔孔闆流量(liang)計 優勢明顯。結(jié)合孟加拉RMS(RegulationandMeteringStation)調壓(yā)計量站項目的(de)具體工藝㊙️條件(jian)，根據流量計的(de)計算書，形成以(yǐ)雙腔孔闆流🏃量(liang)計爲主要計量(liang)儀🤟表的計量系(xì)統設計方案。拓(tuò)展👌了基于🐇雙腔(qiang)孔闆流量計作(zuo)爲天然氣貿易(yi)計量手段的新(xīn)思🔞路，爲我國“一(yī)帶一路”發展戰(zhàn)略提供了經⭐典(diǎn)案例。
引言
　　天然(ran)氣是一種清潔(jié)、高效、優質的能(neng)源。國際上對天(tiān)然氣需求處于(yu)井噴式的增長(zhǎng)，由于近年來國(guó)際沖突等因素(su)🔱，更加劇了能源(yuán)緊張，使得交易(yì)額迅速增加。爲(wèi)滿足市場需求(qiu)，科學精準的天(tian)然氣貿易交接(jiē)手段成爲關注(zhù)的焦📐點。
　　雙腔孔(kong)闆流量計在菲(fēi)律賓、緬甸、巴基(jī)斯坦等天然氣(qì)場站被廣泛應(ying)用。據國外文獻(xian)記載,工業測量(liang)設備中基于差(cha)壓原理的 孔闆(pǎn)流量計 應用占(zhan)比爲40%叫，因此,孔(kong)闆流量計是目(mu)前世界上應用(yòng)範圍較爲廣泛(fàn)的流量計量儀(yí)表之一。爲保證(zheng)流量計🐇的計量(liang)精🌈度,通🐇常采用(yòng)實流或空氣對(duì)流量計進行标(biao)定。對于孔闆流(liu)量計，通🈲過空氣(qi)标定就可以㊙️保(bao)證其精度，在衆(zhōng)多流量儀表中(zhong)具有不可替代(dài)的優勢。孔闆流(liu)✨量計具有穩定(dìng)性高、可靠性好(hao)以反低🔱成本的(de)優勢,.使其在管(guǎn)道和天然氣場(chǎng)站計量方面✊擁(yōng)有較高的認可(ke)度。
　　通過介紹天(tian)然氣場站幾類(lèi)常用流量計，并(bìng)對各參數對比(bi)分析,明确丁選(xuǎn)用高雙腔孔闆(pǎn)流量計的優勢(shi)。其次,結合瑪格(ge)麗特項目選用(yong)的歡腔孔闆流(liú)量計的結構反(fan)計算書，形成了(le)基于雙腔孔闆(pan)流量計的計量(liàng)系統的設計應(yīng)用方案。雙腔孔(kǒng)闆流量計憑借(jie)其精度高、管線(xian)設計簡單、操作(zuò)便捷、維護成本(běn)低❗等特點,已成(chéng)爲供需雙方認(ren)可的流量計量(liàng)器❄️具。
1.1超聲波流(liú)量計
　　傳播時間(jian)差法是國内外(wai) 超聲波流量計(ji) 的主要檢測方(fāng)法。該方法是用(yong)一對傳感器相(xiàng)向收發超聲波(bō)，當一個傳感器(qi)發射聲波脈沖(chòng)時，另外一個傳(chuan)感器以一定的(de)角度❌接收聲波(bo)脈沖信号,這對(dui)傳感器交替收(shōu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼發脈沖，通過檢(jiǎn)測并計🏃算該脈(mò)沖在介質中順(shun)流和逆流的傳(chuan)播時🔞間差來測(ce)量管道介質的(de)流速,從而計算(suan)出介質的流量(liang)。目前國内外的(de)超聲波流量計(ji)多采用4、6或8聲道(dào)傳感器，即2對、3對(dui)或4對傳感器進(jìn)行工作，以提高(gāo)🏃‍♀️測量的正确率(lü)。超聲波流量計(jì)雖然具有測量(liang)管徑大、測量範(fàn)圍寬,支持雙向(xiàng)計量等特性。但(dàn)因其工作中收(shou)發聲波的原理(lǐ)，使其容易受到(dào)周邊噪聲和其(qi)它環境的幹擾(rǎo)☔，影響計量🤩的精(jīng)度。
1.2渦輪流量計(ji)
　　渦輪流量計 是(shi)一種流量計量(liang)器具，具有溫度(dù)和壓力補償功(gong)能，屬于速度🌈式(shì)流量計。其工作(zuo)原理爲:具有一(yī)定壓力的天然(ran)氣沿流動方向(xiang)驅動渦輪流量(liàng)計内的葉片旋(xuan)轉,通過電渦流(liu)傳感器檢測葉(yè)片的旋轉速度(du),旋轉速度與體(tǐ)積流量💔成正比(bǐ)，即🔴可計算出通(tōng)過流量🔞計的天(tian)然氣體積流量(liàng)。渦輪流量計具(jù)🐅有穩定性高、量(liang)程範圍寬、對🙇‍♀️流(liú)量變化反應迅(xun)速、抗幹擾能🌈力(li)強、信号便于傳(chuán)輸等特點,廣泛(fan)應用于🏒石油、化(huà)工、電力、城市燃(rán)氣管網等領域(yu)的貿易結算,特(tè)别是在歐美等(deng)國家應用也闆(pan)爲普遍。渦輪流(liú)量計具有較高(gao)的精度和量程(chéng)比，有着較好的(de)重複性。但由于(yú)其自身📐的旋轉(zhuan)機構長時間運(yun)轉🌍，會♻️出現連杆(gǎn)斷裂、或旋轉異(yi)常等現象。
1.3渦街(jie)流量計
　　“卡門渦(wō)街”原理是 渦街(jiē)流量計 的核心(xīn)理論。測量前在(zài)管道中垂直插(cha)入一段非流線(xiàn)型🔴阻流體(旋渦(wo)發生體)，當介質(zhi)流動，管道内雷(léi)諾數達❓到一定(ding)值時，在發生體(ti)下遊兩側會交(jiao)替分離出規則(zé)排列的📞旋渦。當(dang)發生體兩側産(chǎn)生旋渦時，流體(tǐ)對旋渦發生體(tǐ)會産生一個周(zhōu)期性的交變橫(heng)向作用力，壓電(diàn)傳感器将作用(yòng)力的變化轉換(huàn)爲可以測量的(de)頻率信号,通過(guò)信号放大和整(zheng)形，得出流速和(he)流量，并進行累(lèi)積計算。
1.4孔闆流(liú)量計
　　孔闆流量(liang)計 是基于差壓(ya)測量的方法，以(yǐ)流動連續性定(dìng)律和能量守衡(héng)定律爲基準的(de)，以AGA3或GB/T21446爲計算依(yi)據。當天然氣流(liú)經🧑🏽‍🤝‍🧑🏻管道♋中孔闆(pǎn)所在的截面時(shi)，因局部收縮，使(shǐ)流速增大,進而(er)在節流元件的(de)上、下遊産生壓(ya)降，且介質流動(dòng)的流量越大，在(zai)節流元☔件上、下(xia)遊産生的壓㊙️降(jiang)就越大。孔闆流(liu)量計就是通過(guò)測量上、下遊的(de)壓力差,根據GB-T21446-2008《用(yong)标準孔闆流量(liang)計測量天然氣(qì)流量》中的計算(suàn)公式，可以得到(dao)質量流量、體積(ji)流量以及标準(zhǔn)🤟工況下的體積(jī)流量。目前市場(chang)占有率較高的(de)孔✊闆流量計主(zhǔ)要有兩種,一種(zhǒng)是普通孔闆流(liu)量計,-一🌏種是雙(shuang)腔孔闆流量計(jì)。對于普通孔闆(pǎn)流量計來講♊，流(liú)量測量穩👅定,設(shè)計簡單,成📞本較(jiào)低,但因沒有孔(kǒng)闆升降機構，在(zài)更換、檢查、标定(ding)等情況下，必須(xū)停止介質輸送(sòng)才✌️能實現。
現将(jiang)上述流量計的(de)各項參數做對(duì)比,如表1所示。其(qi)中D爲💘管🏃‍♀️道📐直徑(jìng)。
 
　　綜合上述參數(shu),超聲波流量計(ji)精度高,但前後(hòu)直管段的長度(dù)🚶‍♀️較長，且需設置(zhì)旁路回路，成本(běn)高且不易維修(xiū);渦輪流量📧計和(hé)渦街流量計成(chéng)本低，但較其他(tā)🐕流量計相比精(jīng)☂️度明顯不足;普(pǔ)通孔闆流量計(jì),檢修時需停線(xian)♌或切到旁路;雙(shuang)腔孔闆流量計(ji)精度高、維護簡(jiǎn)單,在線即可更(gèng)換孔闆，不受噪(zao)聲影響。.由此可(ke)見，在計量器具(ju)種類繁多的當(dang)下，雙腔孔闆.流(liu)量計因其材質(zhì)強度高👈、耐磨性(xing)好、機械加工更(gèng)加精密成爲貿(mao)易計量中最優(you)的選擇。
2雙腔孔(kǒng)闆流量計的結(jie)構及計算書
　　在(zài)盂加拉瑪榕麗(li)特RMS調壓計量站(zhàn)的儀表和控制(zhi)系統的設計中(zhōng),包含了貿易計(jì)量部分。該項目(mù)由中國♈能建集(jí)團及通用電氣(qì)公司(GE)聯合體總(zǒng)承包。RMS調壓計💋量(liàng)站,隸🌈屬于孟加(jiā)拉能源公司✌️，該(gai)調壓計量站爲(wei)盂🛀🏻加拉國首台(tái)9H級燃機電廠提(ti)供天然氣。該項(xiàng)目采用的是雙(shuang)腔孔闆流量計(ji)作爲貿易計量(liang)流量計。
2.1現場流(liu)量計系統結構(gou)
　　現場流量計系(xì)統包括:雙腔孔(kong)闆流量計、整流(liú)器、前後直管💋段(duàn)。如圖1所示。
 
2.2雙腔(qiang)孔流量計
　　歡腔(qiang)孔流量計也稱(cheng)高級閥室孔闆(pan)流量計。其結構(gòu)采🌈用上下腔設(she)計,精确定位流(liú)道中心的孔闆(pǎn)，根據API14.3.2(AGA-3)-最新版或(huo)ISO5167-1:2003(E)測量并計算通(tōng)過孔闆的天然(rán)氣流量。真正的(de)雙腔是指🔞無論(lun)孔闆在下腔或(huo)上腔中的位置(zhi)如何，上腔和下(xia)腔都始終通過(guò)隔離杆、閥、機構(gòu)進行隔離。爲了(le)拆卸或檢查孔(kǒng)✊闆，闆載體組🤟件(jian)應通過一🍉個不(bu)上升的升🔞降螺(luó)釘和齒輪🐇将孔(kǒng)闆托架組件收(shōu)回到上腔。其結(jie)構圖如圖2所示(shi)。
 
流量計主要部(bu)件的材質:
(1)頂部(bù)夾緊杆:碳鋼。
(2)上(shàng)腔端蓋、腔體,下(xia)腔體,閥座密封(fēng):氫化丁腈橡膠(jiāo)0形環。
(3)塞齒軸密(mì)封:聚四氟乙烯(xi)環。
(4)偏心塞:碳鋼(gang),塗有适當的材(cai)料以增加耐腐(fǔ)蝕性。
(5)均衡閥:1/2"NPT洩(xiè)放口，不鏽鋼。
(6)壓(ya)力絲錐和排水(shui)塞:标準NPT管道絲(si)錐符合API14.3.2(AGA3)和ANSI要求(qiu)。
(7)安全鎖:彈簧加(jiā)載柱塞将偏心(xin)塞鎖在關閉位(wei)置，以防止，上腔(qiāng)打開時意外打(dǎ)開。
(8)操作軸:左手(shou)安裝/雙重操作(zuo)。
(9)孔闆及孔闆載(zai)體:sS316。
(10)孔闆密封:孔(kǒng)闆密封是不鏽(xiu)鋼316環上的氫化(hua)丁腈橡膠材料(liao),它保持密封形(xing)狀,确保不會突(tu)出到孔内，并☂️符(fu)合API14.3.2(AGA-3)标準。
(11)表體:WCBSA216/A350。
(12)滑(hua)閥:不鏽鋼。
(13)密封(fēng)條:碳鋼。
2.3流量計(jì)計算書
　　調壓計(ji)量站的流量計(ji)計算書如表2所(suo)示。
 
3雙腔孔闆流(liu)量計的應用
　　根(gen)據流量計計算(suàn)書,确定雙腔孔(kong)闆流量計的規(guī)格、材㊙️質等參數(shu)，制定計量系統(tong)設計方案。由雙(shuāng)腔孔闆😘流量計(ji)組成的🐕計量系(xì)統包括:前後隔(gé)斷球閥、整流器(qi)(GasConditioner)、雙腔🌈孔闆流📱量(liang)計(Flowmeter)、流量計算機(ji)(FC,FlowComputer)、三筆記錄儀(ThreePenChartRecorder)、在(zai)線色譜儀(GC,GasChromatograph)以及(jí)配套的✂️差壓變(biàn)送🏒器(PDTI,PressureDifferentialTransmitterIndicator)、 絕壓變送(sòng)器 (APT,AbsolutePressureTransmitter)、 溫度變送器(qi) (TT,TemperatureTransmitter)、PT100(TE,TemperatureElement)等。
　　系統投入運(yùn)行前，主管道的(de)前、後隔斷球閥(fa)全打開，雙腔孔(kǒng)闆流量計的取(qu)樣隔斷球閥、 五(wǔ)閥組 隔斷閥、絕(jué)壓變送器的隔(ge)斷閥以反在線(xiàn)色譜儀的🔞取樣(yang)閥全打開。系統(tǒng)投入運行後，天(tian)然氣通過整流(liú)器将管道内的(de)氣流變爲規則(ze)流動氣流,平穩(wen)流經閥室孔闆(pan)流量♍計。流量計(jì)配套的 差壓變(biàn)送器 信号、絕壓(yā)變送器信号、溫(wen)度變送器信号(hao)通過硬接線接(jie)入🙇‍♀️流量計算機(ji)，同時在線色譜(pǔ)的天然氣組分(fen)、熱值等數據通(tong)過RS485通信線接入(rù)流量計算機，由(you)流量計算機顯(xian)示并輸出天然(rán)氣的管道工藝(yi)參數、瞬時流量(liàng)、累計🔞流量等數(shu)❄️值。另外,由機械(xie)件構成的三筆(bǐ)記錄儀通過👄差(cha)壓、壓力取樣管(guan)線和溫💜度傳感(gan)器，同時在專用(yong)記錄紙上記錄(lù)差壓🈚、壓力、溫度(du)信号，作爲流量(liang)計算機的備用(yòng)計量手段。計量(liang)系統圖如圖3所(suo)示🐪。
 
3.1現場儀表
3.1.1整(zhěng)流器
　　整流器安(ān)裝在任何裝置(zhi)的下遊以及孔(kǒng)闆流量計的上(shàng)💘遊。整流🐅器的種(zhong)類也多種多樣(yàng)，圖4爲列舉的幾(jǐ)種樣式。.
 
3.1.2.上下遊(you)直管段
　　上下遊(you)管道采用碳鋼(gang)材質，噴砂并進(jin)行光潔管道中(zhōng)天然氣介質的(de)差壓、壓力、溫度(du)信号，從而計算(suan)出天然氣流量(liàng)。該✔️儀表爲純機(ji)械儀表,無需供(gòng)電。目前，國内計(jì)量系統基本不(bú)采用三筆記錄(lù)儀，但在一些不(bu)發達地區,如部(bù)分亞洲、非洲國(guó)家，因電力供應(yīng)不穩定，經常出(chū)現停電的現象(xiàng)，仍在使用三筆(bǐ)記錄儀用于記(jì)錄介質👉參數,并(bìng)用于貿易結算(suan)。
3.1.5在線色譜儀
　　在(zài)線色譜分析儀(yi)分析出天然氣(qi)組分至少到C1~C6+、N2CO2,并(bìng)提🔞供密度、比重(zhòng)🤟、高低熱值、壓縮(suo)因于(遵循ISO6976和AGA-8)等(děng)參數,通過RS485接口(kǒu)将_上述信号傳(chuan)送給流量計算(suàn)機。色譜儀采用(yòng)模塊化設計,可(kě)以随時對内部(bù)元件(色譜柱、色(sè)譜閥、膜片等)進(jìn)行就地更換及(ji)維修，色譜分析(xī)儀中色譜柱數(shu)量根據需要确(què)定,色譜儀采用(yòng)💁熱導率式探頭(tóu)(TCD)設計。随色✔️譜儀(yi)成套提供防爆(bao)分析小室,.除☔包(bāo)含🔴可燃氣體檢(jiǎn)測器、防爆聲光(guāng)報警器❌和防爆(bao)照明系統外，還(hái)包含取樣系🔱統(tǒng)、樣氣預處理系(xì)統、标氣載氣💯系(xì)統等配套系統(tong)。
3.2流量計算機
　　用(yòng)于商貿交接的(de)流量計算機，具(ju)有計量認證機(jī)構頒🈲發的證書(shū),如NMI認證、歐洲EN12405.0IML認(rèn)證、中國計量機(jī)構證書。流量計(jì)算機采集來自(zi)現場的差壓、絕(jue)壓、溫度變送器(qi)的測量值,并通(tong)過通信的方式(shi)獲得色譜分析(xī)儀測得的天🈲然(ran)氣組分和熱值(zhi)等參數,計算天(tiān)然氣的密度、壓(yā)縮因于、工況流(liu)量和标況流量(liàng)💔,用于貿易結算(suàn)。
本項目流量計(ji)算機的主要特(tè)性包括:
(1)CPU主頻參(can)數爲:≥333MHz,32bit或64bit的微處(chù)理器,其存儲器(qì)容量爲Flash:256MB,.DRAM:128MB,SRAM:4MB.
(2)可以根(gēn)據流量計的類(lei)型選擇有關計(jì)算标準，如AGA3/API250,IS05167,AGA5,AGA7,AGA8,API101,API2534;根據(ju)選用的标✨準,完(wan)成标況下的體(tǐ)積流量、質量流(liú)量、能量流量等(deng)瞬時流量值和(he)累積流量。
(3)流量(liàng)計算機的計算(suan)精确度應優于(yú)±0.01%。
(4)每5分鍾對流量(liang)計算結果進行(háng)一次歸檔，可存(cún)儲10路的月報告(gào)✍️、周報告、天報告(gao)和小時報告長(zhǎng)達300天。
(5)流量計算(suan)機具有自診斷(duàn)反掉電保護功(gōng)能，并将結果💞傳(chuan)送至，上位計算(suan)機控制系統。
4結(jie)論
上述計量系(xì)統,是RMS調壓站完(wán)整的貿易計量(liàng)配置，其最大㊙️的(de)優勢有以下幾(jǐ)點:
(1)整體設計完(wán)整，功能齊全，可(ke)以作爲标準計(ji)量系統應用于(yú)各天然氣場站(zhan)。
(2)不受調壓閥引(yǐn)起的噪音幹擾(rǎo)。
(3)因流量計可以(yi)在線更換孔闆(pan),不用設計計量(liang)旁路,大♋大降低(di)成本。
(4)即使在失(shī)電的情況下，依(yi)然可以保證計(jì)量數據的記錄(lu)。
　　目前，該計量系(xi)統已安裝運行(háng)，各項運行參數(shu)正常，運行平✌️穩(wen)，二期也采用相(xiang)同的設計方案(an)。實踐證明，基于(yu)✏️雙腔孔闆💰流量(liang)計構成的計量(liang)系統的設計線(xiàn)路簡單🈲、成本低(dī)㊙️，計量數據平穩(wěn)、準确，維護簡單(dān)便捷,抗幹擾能(néng)🏃力強，拓展了基(jī)于雙腔孔闆流(liú)量計作爲❤️天然(ran)氣貿易❄️計量手(shǒu)段的新思路，成(cheng)爲🔞盂加拉RMS調壓(ya)站經典工程。

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