旋進旋渦流量計、渦輪流量計作為精度高氣體流量計量儀表,被越來越廣泛地應(yīng)用于油田氣田單井外輸、聯(lián)合站外輸?shù)裙ぷ髦。由于關(guān)系到天然氣外輸?shù)墓ぷ鳎绻嬃坎徽_,將直接影響到經(jīng)濟效益。目前,采用的氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是用羅茨流量計作為標(biāo)準(zhǔn)表裝置,檢定原理是將被檢流量計安裝到試驗管路中,以標(biāo)準(zhǔn)流量計為標(biāo)準(zhǔn)器,使流體連續(xù)通過標(biāo)準(zhǔn)流量計和被檢流量計,比較兩者的輸出瞬時流量值,或比較一段時間內(nèi)的累積流量值,從而確定被檢流量計的計量性能。
現(xiàn)有裝置的檢定精度保證在±1.5%,達到檢定標(biāo)準(zhǔn)。在流量計檢測過程中,實驗室的裝置設(shè)備、檢測方法、環(huán)境條件等都將對流量計的檢定結(jié)果均會產(chǎn)生一定影響,以下分析了影響氣體流量計檢定結(jié)果的諸多因素,解決問題的方法,從而提高裝置的檢定準(zhǔn)確度,使精度爭取達到±1.0%范圍內(nèi)。
一、流量計裝置的影響
氣體流量計主要的測量系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)換器與傳感器組合而成的,傳感器測量主要分析轉(zhuǎn)換器根據(jù)流量信號自動進行壓縮因子修正計算出的儀表系數(shù),這個是流量計裝置影響檢定結(jié)果最主要的因素。
一、.儀表系數(shù)分析:
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)表并聯(lián)使用時,流過標(biāo)準(zhǔn)表的標(biāo)準(zhǔn)體積(P=101.325kPa, T= 293.15K)可以表示為
式中:
Vsi----為各標(biāo)準(zhǔn)表的標(biāo)準(zhǔn)體積;
Vs----為標(biāo)準(zhǔn)表標(biāo)準(zhǔn)體積總計;
Nsi----為各標(biāo)準(zhǔn)表的脈沖數(shù)
Ksi----為各標(biāo)準(zhǔn)表的儀表系數(shù);
Psi----為標(biāo)準(zhǔn)表所在管道的絕對壓力;
Tisi----為各標(biāo)準(zhǔn)表所在管道的溫度。
被檢表的標(biāo)準(zhǔn)體積可以表示為:
式中:
Nt----為被檢表的脈沖數(shù);
K----為被檢表的儀表系數(shù);
Pt----被檢表所在管道的絕對壓力;
Tt----為被檢表所在管道的溫度。
由于標(biāo)準(zhǔn)流量計與被檢流量計串聯(lián)在同一管道中,檢測介質(zhì)為空氣,假定空氣在檢定過程中成分不變,則必有Vs=Vt´所以被檢表的儀表系數(shù)為:
由式(3)可以看出,儀表系數(shù)是影響檢定結(jié)果的最主要因素,流量計出廠時的儀表系數(shù)是一個標(biāo)定好的值,但是在現(xiàn)場使用的過程中,一方面管道的溫度、壓力對儀表系數(shù)的影響很大,另一方面,由于表使用的時間加長,流量介質(zhì)雜質(zhì)多,對儀表體主體磨損比較嚴重,也會對流量計的系數(shù)產(chǎn)生影響,儀表系數(shù)不是固定不變的,所以,每次檢定之后,根據(jù)儀表的檢定結(jié)果,必須對系數(shù)進行重新修訂使儀表達到檢定標(biāo)準(zhǔn),減少實際誤差。
二、測量方法的影響
JJG198- -1994 在對檢定條件的要求中提到:每次測量時間應(yīng)不低于裝置允許的最短測量時間。A類流量計應(yīng)保證一次檢定中流量計輸出的脈沖數(shù)的相對誤差值不大于被檢流量計重復(fù)性的1/3。不同的裝置,在說明書中規(guī)定的最短測量時間也是不同的。在20℃恒定室溫及恒定大氣壓力進行檢定時間長短對測量結(jié)果的影響實驗。從實驗結(jié)果可以看出,檢定時間較長的幾組數(shù)據(jù)較接近;后又延長檢定時間做了幾次實驗,結(jié)果就更接近。這是因為溫度、壓力等環(huán)境條件對氣體流量計的檢定起著至關(guān)重要的影響,在較短的測量過程中,溫度、壓力不均衡引起氣體狀態(tài)不穩(wěn)定,給檢定結(jié)果帶來影響,適當(dāng)延長檢定時間,是為了維持溫度、壓力都相對穩(wěn)定,從而測得更接近真實值的結(jié)果。
三、實驗室環(huán)境條件的影響
流量計的儀表性能對環(huán)境的依賴性很強,特別是溫度的變化將接影響測量結(jié)果。JG198-1994 中要求對于精度不低于1.5級的流量計,在每個流量點的每-次檢定過程中,檢定用氣體溫度化應(yīng)不大于0.5℃?;對精度低于1.5級的流量計,在每個流量點的每一次檢定過程中,檢定用氣體溫度變化應(yīng)不大于2℃。以1.5級的流量計為例,溫度變化大小對檢定準(zhǔn)確度的影響。從結(jié)果中可以看出,開始19℃~ 21℃之間,取的溫度變化范圍在小于0.5℃,得到的檢定結(jié)果是合格的,但是在21℃?~ 26℃之間,溫度的變化范圍大于0.5℃,得到的檢定結(jié)果是不合格的,所以可以得出溫度的變化是能夠影響檢定結(jié)果的因素。
通常在裝置中,有2處的溫度要帶入計算,一處是標(biāo)準(zhǔn)表所在的管道溫度,另一處是被檢表所在的管道溫度。標(biāo)準(zhǔn)表法的裝置在運行中將室內(nèi)空氣抽入管路,這就使實驗室空氣流動加速,但溫度要保持規(guī)定范圍內(nèi)的變化。因此,這就要求實驗室的空間相對夠大.使新進入的空氣有足夠的時間達到溫度的平衡穩(wěn)定。
四、結(jié)語
從上文的分析中可以得到以下結(jié)論:①流量計的儀表系數(shù)是影響檢定結(jié)果的主要原因之一。②流量計的檢定時間直接影響檢定結(jié)果,檢定時間越長,檢定結(jié)果越穩(wěn)定。③溫度變化對流量計的檢定準(zhǔn)確度也存在影響,必須保證溫度要在規(guī)定范圍內(nèi)變化。此外,在氣表的檢定過程中還有很多會對檢定結(jié)果產(chǎn)生影響的因素,尚且需要我們不斷地總結(jié)并設(shè)法改進
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