科里奥利质量流量计在天然气计量中的应用.pdf

石油仪器
PETROLEUM INSTRUMENIS
2013年4月
仪器设备?
科里奥利质量流量计在天然气计量中的应用
薛红梅张东峰
(中国石油兰州石化公司甘肃兰州)
摘要:文章通过个绍科里奧利质量流量计的工作原理及特点,以及科里奧利质璗流量计在实际安装应用中应注意的事
项,结合天然气计量的三种计量方式,通过对料里奥利质量流量计与其它流量计的对比,提出科里奥利质量流量计对于测
量小ロ径、脏污天然气等方面有着其它流量计不可比拟的优势,成为天然气计量方面首选。
关键词:天然气计量;科里奥利质量流量计;应用
中图法分类号:TH814.6
文献标识码:B
文章编号:1004-9134(2013)02-0036-03
在双管型质量流量计中,入口的分流管把流入的
介质均等的一分为二,送到两根测量管中,这样保证
科里奧利质量流量计其最大的特点就是能够直接了100%的被测介质经测量管,电磁驱动系统以固定
测量流体的质量,它不但具有准确性、重复性、稳定频率驱动U形测量管振动,当流体被强制接受管子的
性,而且在流体通道内没有阻流元件和可动部件,因垂直运动时,在前半个振动周期内,管子向上运动,
而其可靠性好,使用寿命长,还能测量高粘度流体和测量管中流体在驱动点前产生-个向下压的力,阻碍
高压气体的流量。目前在汽车用的清洁燃料压缩天然管子的向上运动,而在驱动点后产生向上的力,加速
气(CNG)、能源及航天等工业部门得到广泛的应用,管子向上运动,如图2所示。这两个力的合成,使得
它的问世带来了流体测量技术的一次深刻变革,成为测量管发生扭曲,在振动的另外半周期内,扭曲方向
目前石油化工行业的主流流量计り
相反。测量管扭曲的程度,与流体流过测量管的流体
本文就该计量计的工作原理几技术特点进行介绍。质量成正比,在驱动点两側的测量管上安装电磁感应
质量流量计工作原理2
器,以测量其运动的相位差,这一相位差直接正比于
流体流过的质量流量。在双U形测量管结构中,两根
科里奥利质量流量计是利用流体在直线运动的同测量管的振动方向相反,使得测量管扭曲相位相差
时处于以旋转系中,产生与质量流量成正比的科里奥180°·相对单测量管型来说,双管型的检测信号有所
利原理制成的一种直接式质量流量仪表。在此以双U放大,流通能力也有所提高。
型管质量流量计为例介绍其在天然气计量中的应用
流体
双U形管结构如图1所示。
流量
流出
流量
平行的U型
流体力
振动中的传感管
测量管
向上运动时在一根传感管上的作用力
流
传感器B
扭转角
扭转角
驱动力
驱动器
传感器A
图2力偶及管子扭曲的传感器端面视图
图1双型管质量流量计结构
2)质量流量计计量方式
1)U形管工作原理
目前,在国际上天然气贸易交接计量有3种方式
第一作者简介:薛红梅,女,1987年生,技术员,2009年毕业于兰州石化职业技术学院生产自动化专业,现在中国石油兰州石化公司计量部从
事计量技术与管理工作。邮编:730060
2013年第27卷第2期
薛红梅等:科里奥利质量流量计在天然气计量中的应用
是质量计量;二是标准参比条件下的体积量计量;时应注意以下几点
三是标准参比条件下的能量计量;这3种计量方式
(1)不能用于测量密度太低的天然气
中,质量流量计都能够单独或配套其它设备完成
2)对外界振动干扰较敏感,质量流量计对安装
固定有较高要求
2质量计量及标况体积计量
3)不能用于较大管径,目前尚局限于150(200)
1)由于质量流量计能够直接测量天然气的瞬时mm以下
质量流量,在质量计量方面有得天独厚的优势,不需
(4)有较大的体积和重量,压力损失较大与容积
要其它测量设备,就可独立完成。
式计量仪表相当
2)质量流量计测得的天然气的瞬时质量流量,
(5)价格昂贵。
除以根据天然气组分计算的标准参比条件下的天然气4质量流量计在管输天然气计量中的应用
密度,就可得到标准参比条件下的体积流量。其公式
um
4n PXM
目前,天然气计量表多选用质量流量计、孔板流
ZnR×Tn
量计和气体涡轮流量计,尽管质量流量计有很多优
式(1)中:q为标准参比条件下的瞬时体积流点,但其仍存在不能用于大管径流量测量、压力损失
量;qn为瞬时质量流量;为标准参比条件下的绝对较大、安装固定要求高等缺点,限制了其在天然气长
静压力,0.101325MPa;ML为气体的摩尔质量;Z为输管道中的计量应用。所以,长输管道的主流天然气
标准参比条件下的气体压缩因子;R为通用气体常数;计量仪表居于超声波流量计、涡轮流量计和孔板流量
T〃为标准参比条件下的气体热力学温度,293.15k
计较多。就我公司外接天然气而言年用量超过4亿标
从公式中可以看出,不需要测量流体的温度和压准立方米,针对其用量大及管输距离长的特点供方单
力,只需知道气体的摩尔质量,就可将质量流量转化位兰州输气分公司天然气末站选用了仪表口径为300
为标准参比条件下的体积流量(Z是M的函数)
的差压式(孔板)流量计
能量流量通过质量流量与发热量乘积计算得到。
当然,孔板流量计也存在磨损大茬确度低,量程
其公式:
比小,压力损失大,流量计前后的直管段要求长,占
4e=gm X H
地面积大,参与检测的元件较多使维护环节增多等缺
式(2)中:q为瞬时能量流量;4n为瞬时质量流点。近几年,由于微电子,数字技术的进步,超声波
量;H为标准参比条件下的天然气质量发热值
流量计的发展势头异常迅猛。从发展趋势来看,由于
超声波流量计具有精确度高、性能稳定可靠、量程比
3质量流量计技术特点及优缺点的
大、管道中无检测件、维护量小等特点,在工程应用
1)优点
及贸易交接中,大有后来居上取代传统流量仪表的趋
根据工作原理和结构分析,与其它流量计相比,
势。此外,超声波流量计测量准确度受被测流体的温
质量流量计测量天然气具有以下优点
度、压力、粘度、密度等参数的影响很小,所以超声
(1)计量准确度高(≤0.5%),稳定性好,真正
波流量计的性能价格比要远远高于孔板流量计,目前
实现了高精度的直接流量测量;
超声波流量计已经逐渐取代了孔板流量计成为天然气
(2)量程比高,普遍可以达到20:1至50:1,
贸易交接的理想产品。尽管超声波流量计有请多优
有的质量流量计其范围精度已高达100:1以上;
点,但是由于超声波流量计的测量原理为传播时间差
(3)可测量流体范围广泛,包括高粘度液的各种
法,当超声流量计的口径变小时其声波传播的声程变
液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有
短,传播时间也相应变短,传播时间差就会很难得到
足够密度的中高压气体,在流量计上下游不必设置直准确的测量,这使小口径的超声波流量计的量程比和
管段;
准确度都会下降。
(4)检测管内无可动部件,也无阻碍流体流动的
气体涡轮流量计在所有流量计中属最高精确的流
部件,使流量计更便于维护和清洗,使用寿命更长;
量计,目前在国际天然气