亚音速-音速文丘里智能流量计

　　气体流量测量在天然气生产、处理和石油化工的生产、储运过程中具有非常重要的意义,因为它直接影响着生产方案的制定、生产过程的控制、产品的品质、生产的安全和经济效益。在我国天然气生产和炼油化工等企业气体流量计量领域,节流装置是应用最多的一种差压式流量仪表,尤其在四川气田被大量采用。尽管近几年孔板在制造技术和构成型式方面有了新的发展,但在应用中仍存在许多问题,例如量程比窄,维护量大,检定周期短,压损较大,易磨损,准确度低等。

　　随着计算机、人工智能等技术的发展,相继出现了许多新型流量仪表,其中亚音速-音速文丘里智能流量计的出现,使气体流量计量又多了一个新的选择。该流量计依据国际标准开发研制,它在音速部分的设计技术标准符合ISO 9300的规定;在pA2/pA1=1~0.75范围内的亚音速部分,设计技术标准符合ISO5167的规定。在pA2/pA1=0.75~UKP(临界压力比)这一空档内的流量测量如何与上述两部分函接起来,并融为一体,使其同时具有音速文丘里和亚音速文丘里流量计的功能,并准确计算出中间过渡段的流量变化,扩大流量测量范围,在测量范围内完全解决自动修正测量偏差的问题,正是该流量计的核心技术和独特之处。

　　亚音速-音速文丘里智能流量计经过广泛应用证明其具有精度高、复现性好、性能稳定、使用方便、寿命长、适用范围广等优点,适用于各种工况、各种气体的流量精确计量,也适用于水和其它液体流量的计量。亚音速-音速文丘里智能流量计具有下述特点:

　　①完善的压力、温度补偿功能。工况变化幅度大时,仍可确保测量精度;

　　②可在超临界和亚临界流动状态下精确测量气体流量,具有单量程和双量程计量功能,量程比宽;

　　③配置气体整流器的流量传感器,适用于脉动流量的测量;

　　④在相同工况下,与其它差压流量计相比压损小;

　　⑤具有很好的耐磨性,延长了检定周期和使用寿命;

　　⑥流量显示设备不仅可以显示瞬时、累积流量,测量显示压力、压差、温度等,还可通过HART协议进行数据通信。

　　1　工作原理

　　亚音速-音速文丘里喷咀原理如图1所示。图中,Ⅰ~Ⅱ段为亚音速-音速文丘里喷咀的收敛段;Ⅱ~Ⅲ段为亚音速-音速文丘里喷咀的扩散段;D为直管内径,mm;d为喷咀喉部直径,mm;pA1为喷咀前绝压,MPa;T为介质的热力学温度;pA2为喷咀喉部绝压,MPa;pA3为文丘里喷咀扩散段后方的绝压,MPa;Δp=pA1-pA3为压力损失,MPa。

　　当被测介质从前直管段流经流量传感器时,流体将在文丘里喷咀处局部收缩,从而使流速增加,静压力降低,于是在文丘里喷咀后便产生压力差Δp,此时压力比pA2/pA1<1。当压力比pA2/pA1的比值由1变化到0.75时,喷咀喉部介质流速处于亚音速(见图2);当pA2/pA1的比值由0.75变化到临界压力比UKP(在常温常压下,空气为0.528,天然气为0.546)时,喷咀喉部介质流速逐渐增大到最大值-音速;当压力比pA2/pA1≤UKP时,喷咀喉部介质流速便保持音速不变。亚音速-音速文丘里流量传感器就是依据这一规律设计的。