摘要(yao):近年來，國(guo)際上對天(tian)然氣需求(qiu)逐年增加(jia)，爲實現😍天(tiān)然氣♻️貿❗易(yi)交接，天然(rán)氣計量手(shǒu)段尤爲重(zhòng)要。本文介(jie)紹了幾種(zhǒng)天然氣常(chang)用流量計(ji),通過對比(bi)發現，雙腔(qiāng)孔闆流量(liang)計 優勢明(míng)顯。結合孟(mèng)加拉RMS(RegulationandMeteringStation)調壓(yā)計量站項(xiàng)目的具體(ti)工藝條🔞件(jiàn)，根據流量(liang)計的計算(suan)書，形成以(yǐ)雙腔孔闆(pǎn)流量計爲(wèi)主✊要計量(liang)儀🌍表的計(ji)量系統設(she)計方案。拓(tuo)展了基于(yu)雙腔孔闆(pǎn)流量計作(zuò)爲天然氣(qi)貿易計量(liàng)手段的新(xin)思路，爲我(wǒ)國“一帶一(yī)路”發展戰(zhan)略提供了(le)經🔆典案例(lì)。
引言
　　天然(ran)氣是一種(zhǒng)清潔、高效(xiao)、優質的能(néng)源。國際上(shàng)對天然❤️氣(qì)需求處于(yu)井噴式的(de)增長，由于(yu)近年來國(guó)際沖突等(děng)因素✍️，更加(jia)劇了能源(yuan)緊張，使得(de)交易額迅(xun)速增加。爲(wèi)滿足市場(chǎng)需求，科學(xue)精準的天(tiān)然✊氣貿易(yì)交接🏃‍♀️手段(duan)成爲🥰關注(zhù)的焦♈點。
　　雙(shuāng)腔孔闆流(liú)量計在菲(fēi)律賓、緬甸(diàn)、巴基斯坦(tǎn)等天然氣(qì)場站被廣(guang)泛應用。據(jù)國外文獻(xiàn)記載,工業(ye)測量設🆚備(bei)中基于差(cha)壓原理的(de) 孔闆流量(liàng)計 應用占(zhan)比爲40%叫，因(yin)此,孔闆流(liu)量計是目(mù)前世界上(shàng)應用範♌圍(wei)♉較爲廣泛(fan)的流量計(jì)量儀表之(zhi)一。爲保證(zheng)流量計的(de)計量精🌈度(dù),通常采用(yong)實流或空(kōng)氣對流量(liang)計進行标(biao)定。對于孔(kǒng)闆流量計(ji)，通過空氣(qì)标定就可(ke)以保證其(qí)精度，在衆(zhōng)多流量儀(yi)表中具有(you)不🔞可替代(dài)的優勢。孔(kong)闆流👄量計(ji)具有穩定(ding)性高、可靠(kao)🍓性好以反(fan)低成本的(de)優勢,.使其(qi)在管道和(he)天然氣場(chang)站計量方(fāng)面擁有較(jiào)高🔴的認可(ke)度。
　　通過介(jiè)紹天然氣(qi)場站幾類(lèi)常用流量(liàng)計，并對各(gè)參數對比(bǐ)分析,明确(què)丁選用高(gao)雙腔孔闆(pǎn)流量計的(de)優勢。其次(ci),結合瑪格(gé)麗特項目(mù)選用的歡(huān)腔孔闆流(liú)量計的結(jié)構反計♉算(suàn)書，形成了(le)基于雙腔(qiāng)孔闆流量(liang)計的計量(liàng)系統的設(shè)計應用方(fāng)案。雙腔孔(kǒng)闆流量計(jì)憑🈲借其精(jing)度高、管線(xian)設計簡單(dan)、操作便捷(jie)、維護成本(běn)低等特點(diǎn),已成爲供(gòng)需雙方認(ren)可的流量(liàng)計量器具(jù)。
1.1超聲波流(liu)量計
　　傳播(bo)時間差法(fǎ)是國内外(wài) 超聲波流(liú)量計 的主(zhǔ)要檢測方(fāng)法。該方法(fa)是用一對(dui)傳感器相(xiang)向收發超(chāo)聲波，當一(yi)個傳感器(qì)發射聲波(bo)脈沖時，另(ling)外一個傳(chuan)感器以一(yī)定的角度(du)⭐接收聲波(bo)脈沖信号(hao),這對傳感(gǎn)器交替收(shōu)發脈沖，通(tōng)過檢💰測并(bing)計算該脈(mò)沖在🧑🏾‍🤝‍🧑🏼介質(zhì)中順流和(hé)逆流🛀🏻的傳(chuán)播時間差(cha)來測量管(guan)道介✉️質的(de)流速,從而(ér)計算出介(jiè)質的流量(liàng)。目前國内(nèi)外的超聲(sheng)波流量㊙️計(jì)多采用4、6或(huò)8聲道✨傳感(gǎn)器，即2對、3對(duì)或4對🏃‍♂️傳感(gǎn)器進行工(gōng)作，以提高(gāo)測量的正(zheng)确率。超聲(shēng)波流量🈲計(jì)雖然具有(you)測量管徑(jing)大、測量範(fan)圍寬,支持(chí)雙向💞計量(liang)等特性。但(dan)因其工作(zuò)中收發聲(sheng)波的原理(li)，使其容易(yi)受到周邊(bian)噪聲和其(qí)它環境的(de)幹擾✂️，影響(xiǎng)計量🐅的精(jing)度。
1.2渦輪流(liu)量計
　　渦輪(lun)流量計 是(shi)一種流量(liàng)計量器具(ju)，具有溫度(du)和壓力補(bu)償功能，屬(shu)💚于速度式(shi)流量計。其(qí)工作原理(lǐ)爲:具有一(yī)定壓力的(de)天然氣沿(yan)流動方向(xiang)驅動渦輪(lún)流量計内(nei)的葉片旋(xuan)轉,通過電(diàn)渦流傳感(gǎn)器檢測葉(ye)片的旋轉(zhuan)速度,旋轉(zhuǎn)速度與體(ti)積流量成(chéng)正比，即⁉️可(kě)計算出⚽通(tong)過流量計(jì)的天然氣(qì)體積流量(liàng)。渦輪流量(liàng)計具🈚有穩(wen)定性高😘、量(liàng)程範圍寬(kuan)、對流量變(bian)化反應迅(xun)速、抗幹擾(rao)能力強、信(xin)号便于傳(chuan)輸等🐅特點(diǎn),廣泛應用(yòng)于石油、化(huà)工、電力、城(cheng)🏃🏻‍♂️市燃氣管(guan)網等領域(yu)的貿易結(jie)算,特别是(shì)在歐美♋等(deng)國家應用(yòng)也闆爲普(pǔ)遍。渦輪流(liú)量計具有(yǒu)較高的🏃🏻精(jing)度和量程(chéng)比，有着較(jiào)好的重複(fu)性。但由于(yu)其自身的(de)旋轉機構(gou)長時間運(yùn)轉，會出現(xian)連杆斷裂(lie)、或旋轉異(yì)常等現象(xiang)。
1.3渦街流量(liang)計
　　“卡門渦(wō)街”原理是(shì) 渦街流量(liàng)計 的核心(xin)理論。測量(liang)前在管道(dào)中垂直插(cha)入一段非(fei)流線型阻(zǔ)流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼體(旋渦(wō)發生體)，當(dāng)介質流動(dong)，管道内雷(lei)諾🏃‍♀️數達到(dao)一✔️定值時(shí)，在發生體(tǐ)下遊兩側(ce)會交替分(fen)離出規則(ze)排列的旋(xuan)渦。當發生(shēng)體兩側産(chan)生旋渦時(shi)，流體對旋(xuán)渦發生體(tǐ)會産生一(yi)個周期性(xing)的交變橫(héng)向🔴作用力(li)，壓電傳感(gǎn)器将作用(yòng)力的變化(huà)轉換爲可(kě)以測量的(de)頻率信号(hào),通過信号(hao)放大和整(zheng)形，得出流(liu)速🌈和流量(liàng)，并💃進行累(lei)💯積計算。
1.4孔(kong)闆流量計(jì)
　　孔闆流量(liàng)計 是基于(yú)差壓測量(liang)的方法，以(yi)流動連續(xu)性定律和(he)能🎯量守衡(heng)定律爲基(ji)準的，以AGA3或(huo)GB/T21446爲計算依(yī)據。當天然(rán)氣🔴流經管(guan)道♊中孔闆(pǎn)所在的截(jie)面時，因局(jú)部收縮，使(shǐ)流速增大(dà),進而在❓節(jie)流元件的(de)上、下遊産(chǎn)生壓降，且(qiě)介質流動(dòng)的流量越(yuè)大，在節流(liú)元件上、下(xià)遊産生的(de)壓🐪降就越(yuè)大。孔闆流(liú)量計就是(shì)通過測量(liang)上、下遊的(de)壓💰力差,根(gen)據GB-T21446-2008《用标準(zhǔn)孔闆流量(liang)計測量天(tiān)然氣流量(liàng)》中的計算(suan)公式，可以(yǐ)得到質量(liang)流量、體積(jī)流量以及(ji)标準工況(kuang)下的體積(ji)流量。目前(qian)市場占有(yǒu)率🛀🏻較高的(de)孔🈲闆流量(liàng)計主要有(you)兩種🔅,一種(zhǒng)是普通孔(kong)闆流量計(ji),-一種是雙(shuāng)腔孔闆流(liu)量計。對🌏于(yú)普通孔闆(pan)流量計來(lai)講，流量測(cè)量穩定,設(she)計簡單,成(chéng)本較低,但(dàn)因沒有孔(kong)闆🆚升降🔴機(jī)構，在更換(huàn)、檢查、标定(dìng)等💛情㊙️況下(xià)，必須停止(zhi)介質輸送(sòng)才能實現(xian)。
現将上述(shu)流量計的(de)各項參數(shù)做對比,如(rú)表1所示。其(qi)中♻️D爲管道(dao)直徑。
 
　　綜合(hé)上述參數(shù),超聲波流(liu)量計精度(du)高,但前後(hou)直管🔴段的(de)長度較長(zhang)，且需設置(zhì)旁路回路(lù)，成本高且(qiě)不易💯維修(xiu);渦輪流量(liàng)計和渦街(jie)流量計成(cheng)本低，但較(jiao)其他流量(liang)計相比精(jīng)度明顯不(bú)足;普通孔(kǒng)闆流量計(ji),檢修🥵時需(xu)停線或切(qie)到旁路;雙(shuang)腔孔🙇🏻闆流(liú)量計🏃‍♀️精度(du)高、維護簡(jiǎn)單,在線即(ji)可更換孔(kǒng)闆，不受噪(zao)聲影響。.由(yóu)此可見，在(zai)計量器具(ju)種類繁多(duō)的當🤩下，雙(shuang)腔孔闆.流(liú)量計因其(qi)材質強度(du)高、耐磨性(xing)好、機械加(jiā)工更加精(jīng)密成爲💃🏻貿(mao)易計量中(zhong)最優的選(xuan)擇。
2雙腔孔(kǒng)闆流量計(jì)的結構及(ji)計算書
　　在(zài)盂加拉瑪(mǎ)榕麗特RMS調(diào)壓計量站(zhan)的儀表和(hé)控制系統(tǒng)的設計中(zhong),包含了貿(mao)易計量部(bu)分。該項目(mu)由中國㊙️能(neng)建✍️集團及(jí)通💃🏻用電氣(qì)公司(GE)聯合(he)體總承包(bāo)。RMS調壓計量(liàng)站,隸屬于(yu)孟加拉能(neng)源公司，該(gai)調壓計量(liang)站爲盂加(jiā)拉國首台(tái)9H級燃機電(diàn)廠提供天(tian)然氣。該項(xiàng)目采用的(de)是雙腔孔(kong)闆流量計(ji)作爲貿易(yì)計量流量(liang)計。
2.1現場流(liú)量計系統(tǒng)結構
　　現場(chang)流量計系(xi)統包括:雙(shuāng)腔孔闆流(liú)量計、整流(liu)器、前後直(zhi)管段。如圖(tu)1所示。
 
2.2雙腔(qiāng)孔流量計(ji)
　　歡腔孔流(liú)量計也稱(chēng)高級閥室(shì)孔闆流量(liang)計。其結構(gou)采用☂️上下(xià)腔設計,精(jing)确定位流(liú)道中心的(de)孔闆，根據(ju)🏃‍♂️API14.3.2(AGA-3)-最新版或(huò)ISO5167-1:2003(E)測量并計(jì)算通過孔(kong)闆的天然(rán)氣流量。真(zhen)⭕正的雙腔(qiang)是指無論(lùn)孔闆在下(xia)腔或上腔(qiāng)中的位置(zhi)如何，上腔(qiāng)和下腔都(dōu)始終通過(guo)隔離杆、閥(fá)、機構進行(hang)隔離。爲了(le)拆卸或檢(jian)查孔👈闆，闆(pan)載體組件(jian)應通過一(yi)個不上升(sheng)的升降螺(luo)釘和齒輪(lún)将孔闆托(tuō)架組件收(shōu)🔴回到上腔(qiang)。其結構🥵圖(tu)如圖2所示(shi)。
 
流量計主(zhu)要部件的(de)材質:
(1)頂部(bù)夾緊杆:碳(tàn)鋼。
(2)上腔端(duān)蓋、腔體,下(xia)腔體,閥座(zuò)密封:氫化(huà)丁腈橡膠(jiao)0形環。
(3)塞齒(chi)軸密封:聚(ju)四氟乙烯(xi)環。
(4)偏心塞(sai):碳鋼,塗有(yǒu)适當的材(cai)料以增加(jia)耐腐蝕性(xìng)。
(5)均衡閥:1/2"NPT洩(xiè)放口，不鏽(xiu)鋼。
(6)壓力絲(sī)錐和排水(shuǐ)塞:标準NPT管(guan)道絲錐符(fu)合API14.3.2(AGA3)和ANSI要求(qiu)。
(7)安全鎖:彈(dan)簧加載柱(zhu)塞将偏心(xin)塞鎖在關(guān)閉位置，以(yi)防止，上腔(qiang)打開時意(yì)外打開。
(8)操(cao)作軸:左手(shǒu)安裝/雙重(zhong)操作。
(9)孔闆(pǎn)及孔闆載(zǎi)體:sS316。
(10)孔闆密(mì)封:孔闆密(mì)封是不鏽(xiù)鋼316環上的(de)氫化丁腈(jīng)橡膠☂️材料(liao),它保👈持密(mì)封形狀,确(que)保不會突(tu)出到孔内(nèi)，并符合㊙️API14.3.2(AGA-3)标(biao)準。
(11)表體:WCBSA216/A350。
(12)滑(hua)閥:不鏽鋼(gāng)。
(13)密封條:碳(tan)鋼。
2.3流量計(jì)計算書
　　調(diao)壓計量站(zhàn)的流量計(jì)計算書如(rú)表2所示。
 
3雙(shuang)腔孔闆流(liú)量計的應(yīng)用
　　根據流(liu)量計計算(suan)書,确定雙(shuāng)腔孔闆流(liu)量計的規(guī)格、材質等(deng)📞參數，制定(dìng)計量系統(tǒng)設計方案(an)。由雙腔孔(kǒng)闆流量計(ji)組成的計(ji)量系統包(bao)括:前後隔(gé)斷球閥、整(zheng)流器(GasConditioner)、雙腔(qiang)🥵孔闆流量(liang)計(Flowmeter)、流量計(ji)算機(FC,FlowComputer)、三筆(bǐ)記錄儀(ThreePenChartRecorder)、在(zai)線色譜儀(yi)(GC,GasChromatograph)以及配套(tào)的差壓變(bian)送☁️器(PDTI,PressureDifferentialTransmitterIndicator)、 絕壓(ya)變送器 (APT,AbsolutePressureTransmitter)、 溫(wen)度變送器(qi) (TT,TemperatureTransmitter)、PT100(TE,TemperatureElement)等。
　　系統投(tou)入運行前(qián)，主管道的(de)前、後隔斷(duàn)球閥全打(da)開，雙腔孔(kǒng)闆流量計(jì)的取樣隔(gé)斷球閥、 五(wǔ)閥組 隔斷(duan)閥、絕壓變(biàn)送器的隔(ge)斷閥以反(fǎn)在線色譜(pu)儀的📱取樣(yang)閥全打開(kāi)。系統投入(ru)運行後，天(tian)然氣通過(guò)整流器将(jiang)🧡管道内的(de)氣流變爲(wei)規則流動(dong)氣流,平穩(wen)流經⁉️閥室(shi)孔闆流量(liàng)㊙️計。流量計(jì)配套的 差(chà)壓變送器(qì) 信号、絕壓(yā)變送器信(xin)号、溫度變(biàn)送器信号(hao)通過硬接(jie)線接入流(liu)量計算機(ji)，同時在線(xian)色譜的天(tian)然氣組分(fen)、熱值等數(shù)據通過RS485通(tong)🥰信線接入(ru)流量計算(suàn)機，由流量(liang)計算機🈲顯(xian)示并輸出(chu)天然氣的(de)管道工藝(yi)參數、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量等數(shu)🈚值。另外,由(yóu)機械件構(gou)💔成的三筆(bi)💋記錄儀通(tong)過差壓、壓(yā)力取樣管(guan)線和溫度(dù)傳感器，同(tóng)時在專用(yòng)記錄☁️紙上(shang)記錄差壓(yā)、壓力、溫度(dù)信号，作爲(wei)流量計算(suan)機的備用(yòng)計量✌️手段(duàn)。計量系統(tǒng)圖如圖3所(suǒ)示。
 
3.1現場儀(yí)表
3.1.1整流器(qì)
　　整流器安(ān)裝在任何(hé)裝置的下(xià)遊以及孔(kǒng)闆流量計(ji)♌的上遊。整(zhěng)流👣器的種(zhǒng)類也多種(zhong)多樣，圖4爲(wei)列舉的幾(ji)種樣式。.
 
3.1.2.上(shang)下遊直管(guan)段
　　上下遊(you)管道采用(yong)碳鋼材質(zhi)，噴砂并進(jin)行光潔管(guan)道🔞中🐇天然(rán)氣介質的(de)差壓、壓力(lì)、溫度信号(hao)，從而計算(suàn)出天然氣(qì)流量。該儀(yi)表爲純機(ji)械儀表,無(wu)需供電。目(mu)前，國内計(ji)量系統基(ji)本不采用(yòng)三筆記錄(lu)儀，但在一(yi)些🤟不發達(da)地區,如部(bù)分亞洲、非(fēi)洲國家，因(yīn)電💯力供應(ying)不穩定，經(jīng)常出✔️現停(tíng)電的現象(xiàng)，仍在使用(yong)三筆記錄(lù)儀✂️用于記(ji)錄介質參(can)數,并用于(yu)貿易結算(suan)。
3.1.5在線色譜(pǔ)儀
　　在線色(sè)譜分析儀(yi)分析出天(tian)然氣組分(fen)至少到C1~C6+、N2CO2,并(bìng)提供📐密度(dù)、比重、高低(di)熱值、壓縮(suo)因于(遵循(xún)ISO6976和AGA-8)等參數(shù),通過RS485接口(kǒu)将_上述信(xin)号🍉傳送給(gěi)流量計算(suàn)機。色譜儀(yí)采用模塊(kuai)🈚化設計,可(kě)以随時對(duì)内⭕部元件(jian)(色譜柱、色(sè)譜閥、膜片(piàn)等)進行就(jiu)地🛀更換及(ji)維修，色譜(pǔ)分析儀中(zhong)色譜柱數(shù)量根據需(xu)要确定,色(sè)譜儀采用(yong)熱導率式(shi)探頭(TCD)設計(ji)。随色譜儀(yi)成套提供(gong)防爆分析(xī)小室,.除🌐包(bao)含可燃氣(qì)體檢測器(qi)、防爆聲光(guang)報警器和(hé)防爆照明(míng)系統外，還(hai)包含取樣(yàng)系❓統、樣氣(qì)預處理系(xì)⁉️統、标氣載(zǎi)氣系統等(deng)配套系統(tong)。
3.2流量計算(suàn)機
　　用于商(shang)貿交接的(de)流量計算(suan)機，具有計(ji)量認證機(jī)構頒發的(de)證書,如NMI認(ren)證、歐洲EN12405.0IML認(ren)證、中國計(ji)量機構證(zhèng)書。流量計(jì)算機采集(ji)來自現🐉場(chang)的差壓、絕(jue)壓、溫度變(biàn)送器的測(cè)量值,并通(tōng)過通信的(de)方式獲得(dé)色譜分析(xī)儀測得的(de)天然氣組(zu)分和熱值(zhí)等參數,計(jì)算天然氣(qì)的密度、壓(yā)縮因于、工(gōng)況流量♌和(he)标況流量(liàng),用于貿易(yi)結算。
本項(xiang)目流量計(jì)算機的主(zhu)要特性包(bāo)括:
(1)CPU主頻參(cān)數爲:≥333MHz,32bit或64bit的(de)微處理器(qì),其存儲器(qì)容量爲Flash:256MB,.DRAM:128MB,SRAM:4MB.
(2)可(ke)以根據流(liú)量計的類(lei)型選擇有(you)關計算标(biāo)準，如AGA3/API250,IS05167,AGA5,AGA7,AGA8,API101,API2534;根據(ju)選用的标(biāo)準,完成标(biāo)況下的體(tǐ)積流量、質(zhi)量流量、能(néng)量流量等(deng)瞬時流量(liàng)值和累積(jī)流量。
(3)流量(liang)計算機的(de)計算精确(que)度應優于(yú)±0.01%。
(4)每5分鍾對(duì)流量計算(suàn)結果進行(háng)一次歸檔(dang)，可存儲10路(lù)👨‍❤️‍👨的月🔴報💛告(gào)、周報告、天(tian)報告和小(xiǎo)時報告長(zhǎng)達300天。
(5)流量(liàng)計算機具(jù)有自診斷(duàn)反掉電保(bao)護功能，并(bìng)将結果傳(chuán)送至，上位(wèi)計算機控(kong)制系統。
4結(jié)論
上述計(jì)量系統,是(shì)RMS調壓站完(wan)整的貿易(yi)計量配置(zhì)，其最大的(de)優勢有以(yǐ)下幾點:
(1)整(zhěng)體設計完(wan)整，功能齊(qi)全，可以作(zuo)爲标準計(jì)量系統應(ying)用于各天(tiān)然氣場站(zhan)。
(2)不受調壓(ya)閥引起的(de)噪音幹擾(rǎo)。
(3)因流量計(jì)可以在線(xiàn)更換孔闆(pan),不用設計(jì)計量旁路(lù),大大🌈降✌️低(di)成本。
(4)即使(shi)在失電的(de)情況下，依(yi)然可以保(bǎo)證計量數(shù)據的記錄(lù)。
　　目前，該計(ji)量系統已(yi)安裝運行(hang)，各項運行(háng)參數正常(chang)，運行平穩(wěn)，二🎯期也采(cǎi)用相同的(de)設計方案(an)。實踐證明(ming)👣，基于雙腔(qiang)孔闆流量(liang)👌計構成的(de)計量系統(tong)的設計線(xiàn)路簡單、成(cheng)本低，計量(liang)數據平穩(wen)、準确，維護(hu)簡單便捷(jie),抗幹擾能(neng)力強，拓展(zhǎn)了基于雙(shuāng)腔孔闆流(liu)量計作爲(wèi)天然氣貿(mao)易計量手(shou)段的新思(si)路，成爲盂(yu)加拉RMS調壓(ya)站經典工(gōng)程。

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