天然气流量计量的新途径

　　一、前言

　　天然气是当今世界上重要的自然资源,作为能源和化工原料,在现代工业和日常生活中的应用日益广泛,尤其作为高热值的能源,在城市的使用普及率越来越高。因此,天然气流量的准确测量直接关系到供需双方的经济利益。对于适合天然气流量测量的有关仪表,可供选用的种类很多,结合当前飞速发展的流量仪表现状,对此进行一些有益的探讨。

　　二、常用流里仪表性能比较与分析

　　天然气的流量测量通常是以体积流量方式进行检测的,根据检测体积流量的不同方法,可以选用的流量计大抵有以下三类:

　　1)差压式流量计(标准孔板节流装置);

　　2)速度式流量计(涡轮、涡街流量计);

　　3)容积式流量计(气体腰轮流量计)。

　　其各种性能比较见下表:

　　综上所述,几种仪表都存在一定的优缺点。目前,在天然气流量测量的实际应用当中,国内外使用较多的,还是节流件为标准孔板的差压式流量计,因为这种仪表的发展相当成熟,有大量的数据和经验公式,也有相应的国家标准和国际标准,已被世界各国广泛采用。但这种仪表也存在较大的缺陷,如取压孔的堵塞或漏气,孔板边缘的磨损,以及操作管理人员的责任心、业务素质等,都容易引起较大的附加误差。另外,由于温度的变化,管道中易积聚重烃类轻质油等,也会对测量造成较大误差,这对实际测量是相当不利的。在此,我们重点介绍一种新型的流量计—质量式涡街流量计。

　　三、质t式涡街流量计

　　涡街流量计是依据“卡门涡街”原理制造的。在流场中插入一个与流动方向垂直的非流线型阻挡体(旋涡发生体),则在其下游将交替产生两列内旋的旋涡列,称之为“卡门涡街”。

　　在一定的雷诺数范围内(2x10⁴——7x10⁶),旋涡的频率f,流体流速v及旋涡发生体迎流面宽度d有如下关系式:

式中:Sr为斯特劳哈尔数

　　用涡街流量计对液体、蒸气、天然气和空气试验,其结果证明了Sr与流体密度无关,在很宽的流速范围内,基本上是一常数,取值为0.16一0.22,与旋涡发生体形状有关。

　　在产生“卡门涡街”的同时,由于旋涡发生体两侧流速的交替变化,造成两侧压力不同,使其同时受到一个横向的交变升力F_L:

式中:C_Lf—交变升力系数

　　A—旋涡发生体在流场方向上的投影面积

　　当A、d确定后,C_Lf,Sr为常数,因此FL/f与质量流量ρν成正比,若测出升力FL和旋涡频率f,及可求得质量流量,而升力FL和频率f都是通过压电晶体来检测的,升力F_L的大小又是与电荷量成正比的,通过电路转换,求出电荷量即可求得F_L。下面分别是转换单元的原理框图和运算处理软件框图: