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當前,科學(xué)技術(shù)水平在新世紀發(fā)展不斷地提高,在此背景下,人們對于資源的利用方式也在呈現(xiàn)出不斷的變化特點。天然氣資源具有性、清潔性,已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于人們生活的各個方面,對于人們生活質(zhì)量的提升具有重要作用,但是,考慮到人們對于資源的掠去性十分強大,我們正在面臨著能源資源不斷縮小的問題。
所以,要想解決上述問題,就應(yīng)該有效節(jié)約、合理利用資源,也應(yīng)該采用必要的有效措施。對于天然氣來說,通過計量手段,能夠保證天然氣浪費現(xiàn)場的有效減少。
1、天然氣計量的發(fā)展概述縱觀天然氣計量的發(fā)展,主要的發(fā)展方向表現(xiàn)在以下幾個方面,值得進一步思考。
*,在進行天然氣計量過程中,正在由傳統(tǒng)的單參數(shù)靜態(tài)檢測方式轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄥?shù)的動態(tài)檢測方式。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下,動態(tài)多參數(shù)檢測更能有效保證天然氣計量的準確性,能夠更好地保證滿足社會發(fā)展的需要,有效保證發(fā)展方式的快速轉(zhuǎn)變。
第二,在進行天然氣計量過程中,正在超著計量方式的遠程化、自動化方向發(fā)展,隨著不斷改進的天然氣計量方式,必將有效推動天然氣計量科技水平,體現(xiàn)出較強的智能化、遠程化以及自動化的發(fā)展特點,也是目前的天然氣計量先進性的zui為主要的表現(xiàn)形式,保證科技生產(chǎn)力在天然氣計量發(fā)展進程中的作用。
第三,多元化儀表類型的快速發(fā)展則是天然氣計量發(fā)展的必然趨勢。傳統(tǒng)的天然氣計量中的流量儀表具有結(jié)構(gòu)單一、形式簡單的特點。但是,隨著針對流量計量工作進一步深化研究,可以看出,不同的工礦環(huán)境決定了具有不同功能的不同的流量計的相應(yīng)的適用范圍。所以,在各個不同領(lǐng)域中的天然氣計量工作涉及到多元儀表類型的更新?lián)Q代。
第四,在進行天然氣計量過程中,偏重于原有的單一化數(shù)據(jù)管理問題向系統(tǒng)化發(fā)展的轉(zhuǎn)變。結(jié)合計算機信息技術(shù)的發(fā)展,能夠有效進行天然氣流量計量的數(shù)據(jù)管理工作,并具備較好的應(yīng)用環(huán)境,實現(xiàn)大批量的數(shù)據(jù)存儲功能,保證能夠有效對于多個時間段的數(shù)據(jù)進行有效的分析、測量和管理工作,這種天然氣的數(shù)據(jù)管理的轉(zhuǎn)變,能夠有效在各個環(huán)節(jié)進行全過程的動態(tài)的科學(xué)管理。
2、幾種不同的質(zhì)量流量計分析
在不斷提高的科學(xué)技術(shù)水平的背景下,針對天然氣流量計量中出現(xiàn)的計量問題,不同的工況環(huán)境所使用的流量計也具有較大的不同,這里主要針對常用的不同質(zhì)量流量計進行優(yōu)缺點、工作原理以及適用性方面的分析。
2.1科氏力質(zhì)量流量計
對于科氏力質(zhì)量流量計來說,主要是利用科里奧利力原理,能夠有效對于封閉管道內(nèi)流體質(zhì)量流量進行準確直接測量一種測量儀表。其工作原理也是科里奧利力原理,就是根據(jù)流體在封閉管道內(nèi)的流動特點,即保持直線運動也處于旋轉(zhuǎn)運動中,則會產(chǎn)生正比于質(zhì)量流量的科氏力,根據(jù)此所制造相應(yīng)的計量儀表。
其優(yōu)點主要包括以下幾個方面:一是具有比較高的量程,一般情況能夠達到20:1到50:1的范圍內(nèi),部分儀表量程能夠在100:1以上;二是能夠有效進行流量的直接測量,具有較高的計量準確性,以及較好的穩(wěn)定程度;三是能夠使用范圍比較廣的介質(zhì),適用于臟污天然氣的計量工作;四是,能夠有效進行相應(yīng)的維護和清潔工作,保證使用壽命的進一步增加;五是,尤其適用于進行貿(mào)易交接計量的過程控制情況下。其缺陷主要包括以下幾個方面:一是具有較弱的抗干擾能力,需要進行固定安裝;二是只能進行密度較高的天然氣的測量工作;三是具有較大的重量和體積,并具有較大的壓力損失;四是僅適用于測量小管徑流量;五是,具有比較昂貴的價格。
2.2熱式質(zhì)量流量計
對于熱式質(zhì)量流量計來說,主要是通過流體流過外熱源進行管道的加熱,這時,流體質(zhì)量流量的測量則是通過所產(chǎn)生的溫度場變化來進行描述,或者,利用流體加熱過程,在達到某一溫度過程中,溫度上升所需要的能量和流體質(zhì)量之間存在的對應(yīng)關(guān)系,來進行流體質(zhì)量流量的測量而研制的一種流量儀表。
其工作原理如下:氣體流量的計量過程則是通過氣體流經(jīng)流量計內(nèi)加熱元件的相應(yīng)的冷卻效應(yīng)來進行計量。一般來說,有兩個熱阻元件存在于氣體通過的測量段內(nèi),一個主要實現(xiàn)加熱器的作用,另外一個進行有效的溫度檢測。在這樣的情況下,氣體溫度則是由溫度傳感元件進行檢測,應(yīng)該保證被測氣體溫度和加熱空間存在一個恒定的溫度差,這點則是通過加熱器對于電流改變所實現(xiàn)。如果出現(xiàn)增加的氣流速問題,則具有比較大的冷卻效應(yīng),則應(yīng)該保證具有較大的熱電阻間恒溫的電流。這種熱傳遞應(yīng)該正比于氣體質(zhì)量流量,通過有效的供給電流和氣質(zhì)質(zhì)量流量的一一有效對應(yīng)函數(shù)關(guān)系,能夠有效表征氣體的流量。
其所具備的優(yōu)點包括以下幾個方面:一是,熱式質(zhì)量流量計的壓力損失很小,沒有活動部件,熱分布式儀表沒有阻流件;二是,熱式質(zhì)量流量計能夠有效針對低流速(氣體0.02~2m/s)微小流量進行測量;三是,針對CO、O2、N2、NO、H2等接近理想氣體的雙原子氣體,利用熱分布式儀表獲得較好效果,并不用進行專門的標
定工作,直接可以進行空氣標定的儀表;四是,熱式質(zhì)量流量計具有較為可靠的使用性能,相比于推導(dǎo)式質(zhì)量流量儀表,并不需要溫度壓力感器以及相關(guān)的涉及到計算單位等,僅需要流量傳感器組成就能完成測量工作,組成結(jié)構(gòu)簡單,不容易出現(xiàn)故障概率其存在的缺點主要包括以下幾個方面:一是,僅適用于小流量情況,因為儀表則會造成被測氣體帶來一定熱量;二是,熱式質(zhì)量流量計具有較慢的響應(yīng)速度;三是,對于脈動流的使用具有一定的限制;四是,對于被測量氣體組分變化較大的情況來說,考慮到具有cp值和熱導(dǎo)率的變化影響,則會產(chǎn)生測量值的波動情況,產(chǎn)生一定的誤差。
2.3MEMS質(zhì)量流量計
對于MEMS質(zhì)量流量計來說,也稱為微機械電子系統(tǒng),則是通過熱式質(zhì)量流量傳感器芯片的作用,能夠依據(jù)氣體流動所造成的熱場變化,進行相應(yīng)的氣體流量情況。其工作原理如下,類似于傳統(tǒng)的熱式質(zhì)量流量計,在測量過程中,流體的質(zhì)量流量則與流過傳感器時所帶走的熱量相對應(yīng),不同之處則是經(jīng)過傳感器所測得的流量,并沒有和壓力、溫度的相關(guān)性。其優(yōu)點主要包括以下幾個方面:一是,具有較高的靈敏度,存在較小的始動流量;二是,量程比較大,能夠?qū)崿F(xiàn)100:1;三是,并不存在可動部件;四是,具有較小的損失壓力,質(zhì)量比較輕;五是,零點穩(wěn)定性能好,具有極短的相應(yīng)時間。
3、質(zhì)量流量計在天然氣流量計量中的應(yīng)用探討
上述可以看到質(zhì)量流量計具有一定的優(yōu)勢之外,還具有一些不足指出,比如,具有比較高的造價問題,比較大的壓力損失,并不適合進行大管徑流量監(jiān)測工作,對于天然氣的長管道應(yīng)用中難以進行應(yīng)用,能用于比較臟的天然氣情況,以及DN小于200的小管徑管道情況。對于長輸管道的天然氣計量來說,主要采用的儀表包括超聲波流量計、渦輪流量計等。
另外,利用質(zhì)量流量計能夠體現(xiàn)出在燃驅(qū)壓氣站自耗氣的流量計量中的作用。考慮到站內(nèi)供氣存在頻繁的啟停操作,會造成波動范圍比較大流量情況,一般為5—20000Nm/h,這樣容易造成流量計的較大沖擊,在現(xiàn)有水平情況下,不能進行有效的準確計量。
對于量程比較寬的質(zhì)量流量計來說,其檢測管并沒有有效的可動部件,并沒有存在阻礙流體流動的部件,一般來說,比較適用于進行計量自耗氣流量的情況。
對于液化的天然氣來說,體積變得很小,僅為同標準下氣體體積的1/600,這樣有利于進行運輸。相似于石油產(chǎn)品,液化后的天然氣自身并沒有很好的潤滑性,在計量流量過程中,如果采用容積式流量計或者渦輪流量計,則會存在腔壁、軸承的嚴重磨損問題,導(dǎo)致出現(xiàn)使用壽命嚴重不足。質(zhì)量流量計沒有可動部件,也就沒有相應(yīng)上述的潤滑問題,保證使用壽命的有效增加。另外,交接質(zhì)量能夠有效通過質(zhì)量流量計進行直接測量,一般情況下,在國內(nèi)交接液化天然氣的單位為噸,這樣能夠有效方便進行計量。由于在石油計量方面,質(zhì)量流量計具有較為成熟的應(yīng)用,考慮到液化態(tài)天然氣和石油具有相似性質(zhì),可以進行有效借鑒,保證質(zhì)量流量計在石油計量中具有有效應(yīng)用。
4、應(yīng)用注意事項探討
首先,考慮到天然氣密度小的特點,為了有效保障進行測量的準確度,在選擇質(zhì)量計結(jié)構(gòu)時,應(yīng)該選擇相同質(zhì)量變化情況下的表現(xiàn)更為明顯的結(jié)構(gòu)。這里一般則是利用U型質(zhì)量計量計能夠獲得更加的效果。其次,對于操作壓力增高的質(zhì)量流量計來說,考慮到具體的測量管的變化情況,則會出現(xiàn)一個負向偏差,對于比較大的壓力情況,則不能忽略這一偏差問題,這種情況下,則應(yīng)該進行壓力補償處理,可以通過增設(shè)壓力變送器來實現(xiàn)。zui后,在進行檢定質(zhì)量流量計的過程中,應(yīng)該選擇常見的液體標準裝置為鑒定的基礎(chǔ),有效避免出現(xiàn)僅有的部分專業(yè)檢定結(jié)構(gòu)進行國內(nèi)天然氣質(zhì)量流量計的檢定工作,這樣能夠有效降低檢定成本。
由于天然氣的應(yīng)用范圍日趨廣泛,相應(yīng)的關(guān)于天然氣的計量方面的標準和技術(shù)也在呈現(xiàn)出一定的改進,但是,考慮到具體的操作環(huán)境以及客觀條件的限制,在選擇計量設(shè)備、計量方式過程中,還存在諸多問題。所以,通過積極引進并吸收*的計量技術(shù),保證我國的計量體系得到進一步的完善,使得天然氣浪費問題得到有效避免。