摘要：根據(jù)氣體渦輪流量計(jì)的分界流量與量程比、最大允許誤差之間的緊密關(guān)系，成功地進(jìn)行了流量計(jì)的選型，在保證流量計(jì)計(jì)量精度的前提下降低了分界流量，符合了標(biāo)準(zhǔn)要求。通過(guò)案例可以了解到合理地利用分界流量，不僅可以擴(kuò)大流量計(jì)的測(cè)量范圍，還可以降低流量計(jì)的起步流量。對(duì)涉及到分界流量的速度式流量計(jì)，在流量計(jì)選型時(shí)應(yīng)充分考慮、利用分界流量，使得流量計(jì)的能力在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中得到充分發(fā)揮。
1概述
自GB/T21391-2008《用氣體渦輪流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》開(kāi)始實(shí)施以來(lái)，氣體渦輪流量計(jì)在天然氣工業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。渦輪流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)，具有精度高(現(xiàn)多為0.5級(jí)或1.0級(jí))，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耐壓高,量程比大(一般量程比Qmin:Qmx=1:10，最大可達(dá)Qmn:Qmx=1:50)，重復(fù)性好，維修方便等優(yōu)點(diǎn)。它廣:泛應(yīng)用于石油、化工、工業(yè)鍋爐、燃?xì)庹{(diào)壓站、天然氣輸配氣管網(wǎng)、城市燃?xì)獾阮I(lǐng)域，且被廣泛使用于貿(mào)易計(jì)量。在歐洲和美國(guó)渦輪流量計(jì)是繼孔板流量計(jì)之后的第二個(gè)法定天然氣流量計(jì)，已經(jīng)發(fā)展為多品種、多規(guī)格、批量生產(chǎn)規(guī)模的天然氣流量計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也十分完備。
在我國(guó)現(xiàn)行有效的氣體渦輪流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，,對(duì)渦輪流量計(jì)的計(jì)量性能技術(shù)要求是量程范圍內(nèi)高區(qū)和低區(qū)的最大允許誤差要有所區(qū)別，因此標(biāo)準(zhǔn)不可避免地都涉及到分界流量。不同的氣體渦輪流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)分界流量的定義和規(guī)定有所不同,如何利用分界流量選擇合適的流量計(jì)是設(shè)計(jì)者、使用者應(yīng)該關(guān)注的問(wèn)題。
2現(xiàn)行氣體渦輪流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于分界流量的規(guī)定.
我國(guó)現(xiàn)行有效的的氣體渦輪流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)有GB21391-2008《用氣體渦輪流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》、GB/T18940--2003《封閉管道中的氣體流量的測(cè)量渦輪流量計(jì)》、JJG1037--2008《渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程》，在以上三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)分界流量的規(guī)定分別如下。
2.1GB21391--2008《用氣體渦輪流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》
在GB21391--2008《用氣體渦輪流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》對(duì)分界流量q,有明確的定義，即低于該流量要采用擴(kuò)展誤差限的流量值。標(biāo)準(zhǔn)第5.2條從最大允許誤差和量程比兩方面對(duì)分界流量做出了規(guī)定，且明確了量程比是在最大允許誤差范圍內(nèi)流量計(jì)的最小流量和最大流量之比。該標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)渦輪流量計(jì)要求的最大允許誤差如表1所示，量程比與分界流量q,的關(guān)系如表2所示。
2.2GB/T18940--2003《封閉管道中的氣體流量的測(cè)量渦輪流量計(jì)》
在GB/T18940--2003《封閉管道中的氣體流量的測(cè)量渦輪流量計(jì)》中沒(méi)有明確定義分界流量，僅在標(biāo)準(zhǔn)第8.1條規(guī)定:所有流量計(jì)在其指定的流量范圍內(nèi)，最大允許誤差應(yīng)為土1%。當(dāng)最小.流量9min小于0.2qmx時(shí)，在9min~0.2qmx范圍內(nèi)的最大允許誤差為土2%。這表明該標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為0.2qmx是氣體渦輪流量計(jì)最大允許誤差的分界點(diǎn)，即流量計(jì)的分界流量為0.2qmex。
2.3JJG1037--2008《渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程》
JJG1037-2008《渦輪流量計(jì)檢定規(guī)程》適用于液體渦輪流量計(jì)和氣體的渦輪流量計(jì)的檢定，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)分界流量q.也有明確的定義，即在最大流量和最小流量之間的流量值，它將流量范圍分割成最大允許誤差的不同的兩個(gè)區(qū)，即“高區(qū)”和“低區(qū)”。規(guī)程第5.1.1條規(guī)定:氣體渦輪流量計(jì)在規(guī)定的流量范圍內(nèi)準(zhǔn)確度等級(jí)、最大允許誤差應(yīng)符合表3的規(guī)定，對(duì)分界流量q,的規(guī)定如表4所示。
從表3、表4可知，準(zhǔn)確度等級(jí)高于0.5級(jí)的渦輪流量計(jì)，不設(shè)分界流量，在天然氣貿(mào)易計(jì)量中常用的準(zhǔn)確度等級(jí)等于或低于0.5級(jí)的渦輪流量計(jì)，均采用分界流量分段處理，可根據(jù)分界流量判斷最大允許誤差的突變點(diǎn)，且分界流量和流量計(jì)的量程比也有緊密聯(lián)系。
從以上三個(gè)渦輪流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程分界流量的界定可知，流量計(jì)的分界流量屬于人為的劃分，其目的是為了擴(kuò)大渦輪流量計(jì)的量程比，同時(shí)又.不讓最小流量偏離線性區(qū)太遠(yuǎn)，因此流量計(jì)的分界流量對(duì)渦輪流量計(jì)最大允許誤差的判定有著關(guān)鍵性的影響。
3分界流量在流量計(jì)選型中的應(yīng)用
渦輪流量計(jì)的分界流量和量程比、最大允許誤差有著緊密的關(guān)系，使得在選用渦輪流量計(jì)時(shí)分界流量起著至關(guān)重要的作用。例如，在選用渦輪流量計(jì)時(shí)，為確保流量計(jì)的最大允許誤差滿足GB/T18603--2014《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》表B.1不同等級(jí)的計(jì)量系統(tǒng)中準(zhǔn)確度等級(jí)的要求，需要考慮流量計(jì)在分界流量以下范圍運(yùn)行時(shí)流量計(jì)的允許誤差。通過(guò)以下案例，讀者更容易理解分界流量的重要性。
3.1配氣站流量計(jì)初次選型
某配氣站設(shè)計(jì)能力(標(biāo)準(zhǔn)參比條件)達(dá)到A級(jí)計(jì)量系統(tǒng)的要求，根據(jù)GB/T18603-2014《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》附錄B.1,計(jì)量系統(tǒng)需要配備準(zhǔn)確度等級(jí)1.0級(jí)的流量計(jì)才可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
該配氣站在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的來(lái)氣量為450~7.5x10*Nm'/h，流量量程比為1:167，量程比過(guò)大，無(wú)法選擇單--流量計(jì)用來(lái)計(jì)量全量程流量,最終采用計(jì)量系統(tǒng)多路并聯(lián)分段計(jì)量的方式。根據(jù)來(lái)氣壓力、溫度、組分，計(jì)算出流量計(jì)在工作條件下的計(jì)量范圍為100~3400m'/h。設(shè)計(jì)者考慮在小流量范圍時(shí)選擇兩套精度等級(jí)為1.0級(jí)、口徑為DN100、規(guī)格為G400的渦輪流量計(jì)，其計(jì)量范圍是32~650m'/h,其中一套做備用流量計(jì)(此處暫不涉及大流量情況)。
由表1可知，流量計(jì)在分界流量至最大流量之間時(shí)(q,≤q≤qmx)精度等級(jí)可達(dá)到1.0級(jí)，在最小流量和分界流量之間時(shí)(qmin≤q<q,)流量計(jì)的精度等級(jí)降低至2.0級(jí)。選擇的兩套渦輪流量計(jì)量程比同為1:20,根據(jù)表2可以得出:
q1=0.20q,max
計(jì)算得出該流量計(jì)的分界流量值為:
q1=130m3/h
流量計(jì)在工作條件下的計(jì)量范圍為100~3400m'/h,則流量計(jì)存在著在用氣量最低值和分界流量(100~130m'/h)范圍運(yùn)行的時(shí)間段。流量計(jì)在分界流量以下范圍運(yùn)行，精度等級(jí)只能保證在2.0級(jí)，無(wú)法達(dá)到精度等級(jí)1.0級(jí)的要求，不滿足GB/T18603--2014《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》對(duì)A級(jí)計(jì)量系統(tǒng)的規(guī)定。
此時(shí)出現(xiàn)分界流量高于用戶用氣量最低值而導(dǎo)致流量計(jì)選型無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的問(wèn)題，設(shè)計(jì)者需要重新考慮流量計(jì)的選型。
3.2流量計(jì)二次選型
查看流量計(jì)的選型數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，DN100渦輪流量計(jì)有三類G160、G250、G400,其流量范圍分別為:G160(13~250)m3/h、G250(13/20~400)m3/h、G400(20/32~650)m'/h。此三類流量計(jì)在分界流量至最大流量之間(q,≤q≤qmx)都可達(dá)到精度等級(jí)為1.0級(jí)的要求。其中規(guī)格為G250和G400的渦輪流量計(jì)除量程比為1:20的常用規(guī)格外，還有量程比為1:30的規(guī)格,此時(shí)這兩類流量計(jì)的流量范圍分別為13~400m'/h、G400(20~650)m3/h。
根據(jù)表2、表4可知，渦輪流量計(jì)在量程比為1:30時(shí)，分界流量為0.15qmx，因此從此處著手，可以重新選擇既符合標(biāo)準(zhǔn)要求，又能滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求的渦輪流量計(jì)。
在此次小流量范圍的流量計(jì)選型中如果將量程比為1:20的渦輪流量計(jì)G400(32~650)m'/h換為量程比為1:30的渦輪流量計(jì)G400(20~650)m3/h，其分界流量q,將由0.20qmax降低至0.15qmax，可大幅度地降低分界流量值，使得重新選型后的流量計(jì)可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
根據(jù)表2，選用量程比為1:30的渦輪流量計(jì)后分界流量為:
qt=0.15qmax
計(jì)算得出該流量計(jì)的分界流量值為:
q1=97.5m3/h
流量計(jì)經(jīng)過(guò)重新選型后的流量計(jì)分界流量值由原來(lái)的130m'/h降低至97.5m'/h，此時(shí)流量計(jì)計(jì)量范圍既可以覆蓋用戶小流量用氣，也可以滿足標(biāo)準(zhǔn)對(duì)A級(jí)計(jì)量系統(tǒng)的規(guī)定，在用戶最小用氣量100m3/h以_上時(shí)流量計(jì)精度等級(jí)可達(dá)到1.0級(jí)。
而且，選擇量程比為1:30的渦輪流量計(jì)后流量計(jì)的起步流量由32m3/h降低至20m'/h，起步流量計(jì)更低，更有利于流量計(jì)在小流量范圍的準(zhǔn)確計(jì)量。
3.3價(jià)格的差別
通過(guò)生產(chǎn)廠家了解到，在相同口徑、相同壓力等級(jí)的條件下，量程比為1:20的渦輪流量計(jì).與量程比為1:30的渦輪流量計(jì)價(jià)格相差無(wú)幾。從用戶角度而言，選擇量程比為1:30的流量計(jì)遠(yuǎn)較選擇量程比為1:20的流量計(jì)更能解決問(wèn)題，更值得投資。
4結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)該配氣站流量計(jì)初次選型失敗，根據(jù)流量計(jì)的分界流量與量程比、最大允許誤差之間的緊密關(guān)系，將量程比1:20流量計(jì)換為量程比1:30的流量計(jì)，成功地在保證計(jì)量精度的前提下降低了流量計(jì)的分界流量數(shù)值，符合了標(biāo)準(zhǔn)要求。
(1)通過(guò)案例，可以了解到合理地利用分界流量，不僅可以擴(kuò)大流量計(jì)的測(cè)量范圍，還可以降低流量計(jì)的起步流量。
(2)通過(guò)案例，可以充分了解到分界流量的重要性，分界流量和量程比、最大允許誤差之間的緊密關(guān)系，使得在選用渦輪流量計(jì)時(shí)分界流量能得到更多關(guān)注。
(3)對(duì)速度式流量計(jì)而言，不論是渦輪流量計(jì)還是超聲流量計(jì)都涉及到分界流量，因此在流量計(jì)選型時(shí)應(yīng)充分考慮、利用分界流量，使得流量計(jì)的能力在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中能得到充分發(fā)揮。
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