城市天然气门站计量系统的优化设计

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1、城市天然气门站计量系统的优化设计2012-5-30吴胜雷孙浩分享到：QQ空间新浪微博开心网人人网摘要：提出了城市天然气门站计量系统设计中流量计量仪表的优化选择以及计量工艺方案的优化。关键词：门站计量；流量计；核查流量计；涡轮流量计；标准孔板流量计；超声流量计OptimizedDesignofMeteringSystematCityNaturalGasGateStationWUShenglei，SUNHaoAbstract：Theoptimizedselectionofflowmeteringinstrumentindesignofmeteri

2、ngsystemincitynaturalgasgatestationaswellastheoptimizationofmeteringprocessschemeareproposed.Keywords：meteringatgatestation；flowmeter；referenceflowmeter；turbmefiowmeter；standardorificeflowmeter；ultrasonicflowmeter天然气流量的计量，特别是城市门站的天然气流量计量对天然气管理部门的经济效益、运行安全都十分重要。提高城市门站计量系统的准确

3、度、可靠性成为门站计量系统设计方案的关键[1～3]。1门站计量仪表选型优化1.1城市天然气门站计量仪表特点综合考虑各种流量计量仪表的优点、缺点和贸易计量的法制性要求，气体涡轮流量计[4～5]、标准孔板流量计[6～7]和气体超声流量计[8～11]成为城市天然气门站计量仪表的首选。①气体涡轮流量计气体涡轮流量计的主要特点是高准确度、高重复性。准确度一般为±1%～±1.5%，特殊要求下可以达到±0.5%。重复性最高可达到0.05%～0.2%。因此，在正确安装使用的前提下，保证经常校准，或者是在线校准，将会得到很高的精度。用于天然气门站计量的气体涡轮

4、流量计，一般配有机械计数器和体积修正仪，有各种气体状态的显示和各种信号输出接口。中大口径产品的测量范围一般为20：1～40：1，小口径产品的测量范围一般为10：1。产品整体性好，安装使用方便。但是，气体涡轮流量计也是一种易受现场条件干扰的流量计。流体物理性质的变化将直接影响气体涡轮流量计的测量准确度。天然气密度发生变化会影响到涡轮流量计的测量下限，密度变大时测量下限值将变小，反之测量下限值将变大。在选择气体涡轮流量计作为门站计量仪表时，应根据所测量天然气的温度和压力对密度的影响，重新换算流量计的测量下限值。脏污、结垢、粉尘等流体性状的变化，将

5、会改变管道粗糙度、流通面积、叶轮轮廓，使流量计的计量性能受到严重影响。旋转、脉动、畸变等流体流动特性的影响也会使流量计的计量结果发生偏移。作为门站贸易计量的流量计，气体涡轮流量计的标准是比较完善的。GB/T18940—2003《封闭管道中气体流量的测量涡轮流量计》规定了涡轮流量计的尺寸、范围、结构、性能校准和输出等特性。GB/T21391—2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》结合天然气测量现场的实际使用情况，提出了许多有针对性的技术规定。JJG1037—2008《涡轮流量计》为产品的型式评价和使用中检定提供了依据。②标准孔板流量计标准孔

6、板流量计的主要特点是检测部件标准化，可以准确复现，产品结构简单，无可动部件，性能稳定，使用寿命长，性价比很高。由于孔板流量计悠久的发展历史和深厚的理论基础，孔板流量计的标定可以采用干标的方法，即流量计无需实流标定，配合高级可换孔板阀的使用，使得高压力、大流量在线使用的孔板流量计周期检定成为可能，进一步满足了作为贸易结算用天然气流量计量仪表的法制性要求，因此具有很强的可操作性。随着电子电路和计算机技术的高速发展，二次仪表的性能有了质的飞跃，宽量程智能差压变送器的出现解决了差压信号宽范围测量的精度问题，流量计算机的出现解决了流出系数和可膨胀性系数

7、在线实时修正计算的问题，这样的组合使孔板流量计的范围度很容易达到10：1以上。研究表明，使用多台高性能智能差压变送器的组合，可以使孔板流量计的范围度达到120：1，而且此项技术已经在工程实践中开始应用。虽然具有上述公认的优点，但是标准孔板流量计还有很多不足。孔板锐角钝化带来流出系数偏离标准值的问题是本质的缺陷，只能采用系数修正和定期检测更换的方法加以解决。另外，标准孔板流量计压损相对较大是它的另外一个本质缺陷。对于安装要求前后直管段较长的问题，应该认真分析并通过科学的计算加以应对，例如通过计算，控制直径比β值在0.6以内，可以有效缩短直管段的

8、长度。选择合理的计量系统精度也是缩短直管段长度的手段之一。从1930年的美国AGAN0.1报告到现代的ISO5167—2003E，国际上很多学术组织和研究机构对标准