旋进旋涡流量计计量误差分析

　　1　问题的提出

　　旋进旋涡流量计(以下简称流量计)作为一种高精度的气体流量计量仪表,被越来越广泛地应用于油气田天然气的计量中。由于实际生产计量中天然气的成分不纯,往往夹杂着一些杂质(如油污、沙砾等),容易造成流量计进气道的污染、堵塞和磨损,从而影响流量计的计量误差。我们模拟流量计在生产现场的使用情况,利用实验的方法,确定流量计在不同状况下的计量误差,为实际生产提供参考依据。

　　2　实验方法及数据

　　2·1　模拟实验

　　多数流量计的旋涡发生器是铝制材料,容易被腐蚀和磨损,同时,由于旋涡发生器的进气道比较狭窄,在实际计量中容易被杂质堵塞。因此,根据这种特点以及实际运行中容易发生的故障,我们选用型号为LUXZ-50B的旋进旋涡智能流量计(仪表精度为1·5%),并设计了如下3种实验方案。

　　(1)将流量计安装在钟罩式气体流量标准装置上,调节流量调节阀,依据JJG198-94《速度式流量计检定规程》在大流量下重复检定3次,计算出该流量点的平均仪表系数K0。然后用液化的松香模拟油污喷在流量计的旋涡发生器进气道的每个叶片上,形成1mm模拟的油污层,在不改变流量调节阀状态的情况下,对该流量计重复检定3次,计算出该流量点的平均仪表系数K1。同样的情况,分别模拟油污厚度2mm、4mm、7mm、10mm进行检定,求出对应的仪表系数Ki,具体实验数据见表1。

　　(2)将流量计其安装在钟罩式气体流量标准装置上,调节流量调节阀,依据JJG198-94《速度式流量计检定规程》在大流量下重复检定3次,计算出该流量点的平均仪表系数K0。然后堵塞住旋涡发生器的一个进气道,在不改变流量调节阀状态的情况下,对该流量计重复检定3次,计算出该流量点的平均仪表系数K1。同样的情况,分别堵塞旋涡发生器的2个、3个直至5个进气道(即只剩下1个进气道不堵)进行检定,求出对应的仪表系数Ki,具体实验数据见表2。

　　(3)将流量计安装在钟罩式气体流量标准装置上,调节流量调节阀在最大和最小流量点下分别求出其仪表系数K0。然后将流量计卸下、拆开,根据旋涡发生器1年磨损0·2mm情况,我们用手动砂轮机将旋涡发生器进气道的每个叶片磨去0·2mm,尽量保持流量调节阀的开口状态与原始状态一致,对流量计分别在大流量和小流量点进行检定,求出该状态下的仪表系数K1,同样的情况,分别将旋涡发生器的进气道叶片磨去0·4~1mm再进行检定,求出对应的仪表系数Ki,具体实验数据见表3。

表1、表2、表3中的仪表系数和线性度的计算参见JJG198-94《速度式流量计检定规程》中对流量计的仪表系数和线性度的计算方法。相对误差的计算则是利用下面的公式逐步推导的。假设流量计在旋涡发生器堵塞或磨损后的某次检定中所发出的脉冲数为N,根据检定规程的计算方法可以求出这时的仪表系数Ki,由于钟罩内的气体温度和气体压力与流量计处的温度、压力差别不大,在不考虑温度压力修正的情况下得出公式: