超聲波流量計可替代孔板流量計
超聲波流量計可替代孔板流量計
1 臺8 in 超聲波流量計配一個19 管束整流器, 多次現(xiàn)場試驗證明是成功的。在16 個月的試驗期內(nèi)超聲波流量計沒有發(fā)生明顯的性能變化。試驗可得出這樣的結(jié)論, 即超聲波流量計比傳統(tǒng)的孔板流量計更具優(yōu)勢, 用于管線輸送監(jiān)測是可以接受的。
由于超聲波流量計具有安裝費用低、無明顯壓降以及無機械部件導(dǎo)致故障的特點, 因此在過去四年中, 超聲波流量計已成為輸氣公司具有吸引力的天然氣計量設(shè)備。美國天然氣協(xié)會( AGA) 出版的第9 號報告—“用超聲波流量計計量天然氣”鼓勵在天然氣工業(yè)使用超聲波流量計進行輸送監(jiān)測計量。計量工程師們認(rèn)為, 該報告在氣體計量使用多波束超聲波流量計的要求而展開的技術(shù)討論方面做了嘗試。但由于超聲波技術(shù)日新月異, 很難在一篇文獻中*表述清楚。AGA 第9 號報告未向用戶確切講清采用何種配管結(jié)構(gòu)安裝超聲波流量計。
試驗
1996 年田納西天然氣管道公司購買了1 臺8 in 多波束超聲波流量計進行試驗評價。流量計在得克薩斯州圣安東尼奧天然氣研究院的流量計研究裝備室( GRI-MRF) 進行了流量標(biāo)定。然后, 將該流量計安裝在一座計量站三臺并列孔板流量計的下游。為弄清以下問題, 對兩座計量站進行了幾個月的對比。
1. 與現(xiàn)有孔板流量計量站相比, 能否找到一種滿足性能指標(biāo)的保守配管結(jié)構(gòu);
2. 是否有證據(jù)證明, 隨著使用時間的推移計量常數(shù)( K 因數(shù)) 發(fā)生變化;
3. 干式標(biāo)定是否有效, 或者流量計是否應(yīng)在安裝前進行流量標(biāo)定;
4. 關(guān)于這些計量系統(tǒng)的操作還能學(xué)到哪些經(jīng)驗。
流量計的試驗
向GRI-MRF 交貨進行流量標(biāo)定之前, 制造商對直徑8 in 的反射型多波束超聲波流量計進行了干式標(biāo)定。圖1～4 為流量試驗結(jié)果。在兩種不同的壓力條件下對兩種結(jié)構(gòu)進行了試驗。在壓力分別為4. 48 MPa( 650 psig) 和5. 17 MPa( 750 psig) 時, GRI-MRF 能測得的流量范圍介于流量計的2%～65% 。
管徑處未安裝19 管束整流器時的試驗結(jié)果
種配管結(jié)構(gòu)為距流量計10 倍管徑處設(shè)有一個19 管束整流器。入口直管段為20 倍管徑, 流量計至溫度測量點( 個障礙物) 下游管段為5 倍管徑。
第二種配管結(jié)構(gòu)試驗是在拆除管束整流器的情況下進行的。上游的干擾源是一個節(jié)流器, 離管束整流器10 倍管徑處。
試驗表明, 當(dāng)流速范圍為3～19. 8 m/ s( 10～65 ft / s) 時流量計具有良好的重復(fù)性和直線性。試驗結(jié)果表明對上游帶有19 管束整流器的流量計有影響。該流量計的最終因數(shù)為0. 9985。
安裝
超聲波流量計的現(xiàn)場安裝包括直接位于流量計下的一個旁通。進出口管線立管長度相等, 1999 年12月超聲波流量計可替代孔板流量計59并且兩個立管在流量計量裝置端部均為L 型彎管。立管頂部和底部彎管彎點之間的距離為12 倍管徑。彎管在相同的平面上。在上游彎頭和流量計之間, 計量裝置的長度有20 倍管徑, 距流量計10 倍管徑處安裝有一套19 管束整流器。用于測量溫度的熱電偶套管位于流量計下游5 倍管徑處。超聲波流量計站位于現(xiàn)有孔板流量計站的下游。孔板流量計裝置的長度超過了AGA3 號
報告的要求。每座計量站均設(shè)有氣流量計算機。在試驗現(xiàn)場上游的主管道上可監(jiān)測到氣體組份, 然后下載到每臺流量計算機上。兩座站均有遠程數(shù)據(jù)通訊能力, 數(shù)據(jù)被存儲到田納西天然氣管道控制中心內(nèi)。
試驗結(jié)果
在長期試驗中, 對兩座站獲得的數(shù)據(jù)進行了比較。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程, 按月檢驗測量的完整性。操作人員并未對流量計進行特殊的關(guān)注或處理。試驗期間超聲波流量計沒有出現(xiàn)任何問題。每月在現(xiàn)場外對測得的數(shù)據(jù)進行分析。
結(jié)論
試驗表明, 使用上述的管子長度和19 管束整流器即可達到AGA 第9 號報告中規(guī)定的指標(biāo)。這種配管結(jié)構(gòu)對于不希望在較昂貴的可消除干擾的流量調(diào)節(jié)器上投資的公司而言提供了一種節(jié)省費用的途徑。假設(shè)進口條件不同, 如兩個彎頭不在相同的平面上等, 可能會產(chǎn)生不同的結(jié)果。試驗研究期間, 對流量計性能的變化未發(fā)現(xiàn)結(jié)論性的證據(jù)。流量計因數(shù)調(diào)整后的與未調(diào)整的數(shù)據(jù)兩者的對比結(jié)果未發(fā)現(xiàn)明顯的不同。然而, AGA 第9 號報告就使用沒有經(jīng)過流量標(biāo)定的流量計的危險性展開了良好的討論。1 臺流量計的對比結(jié)果不能排除流量計需要標(biāo)定的要求。為防止明顯的流量誤差, 有必要對二次儀表進行標(biāo)定。正常條件下, 測量的溫度有誤可產(chǎn)生誤差, 一度的溫度誤差, 產(chǎn)生的理論聲速誤差為3 m/ s( 10 ft / s) 。這是流量計試驗期間技術(shù)人員尤為關(guān)心的, 因為要用該數(shù)據(jù)診斷超聲波流量計的功能。試驗證明, 8 in 超聲波流量計可用于輸送監(jiān)測計量, 并且與現(xiàn)有的孔板流量計相比性能良好。從審查的數(shù)據(jù)可以看出, 維護兩座站的技術(shù)操作人員做了很好的工作。現(xiàn)在, 超聲波流量計經(jīng)過初始流量標(biāo)定后可用于輸送監(jiān)測計量。
