絕對(duì)壓力變送器在天然氣流量計(jì)量中的應(yīng)用

[摘要] 通過(guò)論述大氣壓力取值對(duì)天然氣流量計(jì)量的影響, 促進(jìn)天然氣計(jì)量系統(tǒng)使用絕對(duì)壓力變送器, 從而改變現(xiàn)實(shí)中以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值或當(dāng)?shù)仄骄�大氣壓值為系統(tǒng)參數(shù)的簡(jiǎn)單做法, 達(dá)到提高天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確度的目的。

1 節(jié)流裝里和大氣壓力的關(guān)系
目前, 國(guó)內(nèi)在天然氣大流量計(jì)量方面主要是用節(jié)流裝置來(lái)計(jì)量。節(jié)流裝置由節(jié)流件、夾持環(huán)和計(jì)量管段組成。它為天然氣計(jì)量提供節(jié)流件前后的差壓。該差壓△p 用差壓變送器測(cè)量。天然氣的壓力p 用壓力變送器測(cè)量, 天然氣的溫度T 用溫度傳感器和溫度變送器測(cè)量。差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器的電信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)人計(jì)算機(jī)中進(jìn)行計(jì)算, 從而得出通過(guò)節(jié)流裝置的天然氣的量。然而, 在目前的計(jì)量系統(tǒng)中, 我們忽視了一個(gè)很重要的參數(shù), 那就是大氣壓。從而也忽視了大氣壓取值對(duì)天然氣計(jì)量的影響。

氣體計(jì)量是用絕對(duì)壓力和絕對(duì)溫度來(lái)計(jì)算的,即, 絕對(duì)壓力二壓力變送器測(cè)量的壓力+ 大氣壓力。而在現(xiàn)在的天然氣計(jì)量系統(tǒng)中只是簡(jiǎn)單地把大氣壓用10 1 3 2 5 P a 或當(dāng)?shù)氐钠骄�大氣壓代�? 致使絕對(duì)壓力= 壓力變送器測(cè)量的壓力+ 10 1 325 P a 或絕對(duì)壓力=壓力變送器測(cè)量的壓力+ 當(dāng)?shù)氐钠骄�大氣�? 這種做法是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹＿@是我們要關(guān)注的要點(diǎn), 也是本文要闡述的觀點(diǎn)。

2 大氣壓應(yīng)該用絕對(duì)壓力變送器測(cè)t
        要解決大氣壓力對(duì)流量測(cè)量的影響, 那么大氣壓應(yīng)該用絕對(duì)壓力變送器即時(shí)測(cè)量。即, 絕對(duì)壓力= 壓力變送器測(cè)量的壓力+ 絕對(duì)壓力變送器的壓力, 或直接用絕對(duì)壓力變送器測(cè)量天然氣的壓力。

我們知道各地的大氣壓力是不一樣的, 主要和各地的海拔高度有關(guān)。一個(gè)地區(qū)的平均大氣壓力是在某一個(gè)點(diǎn)或幾個(gè)點(diǎn)的平均值, 它不能代替任意一個(gè)特殊的點(diǎn)。舉兩個(gè)不同地方實(shí)驗(yàn)室的例子。以石馬河為例, 對(duì)于同一個(gè)地點(diǎn), 大氣壓是隨時(shí)變化的, 一天可能變化不大, 只有3 0 0 ~ 1 0 0 OP a , 但是在一年的時(shí)間里變化多達(dá)5 0 0 0 一8 OOOP a 。不同地點(diǎn), 同時(shí)測(cè)量的大氣壓力是極可能不一樣的, 重慶市六店子的大氣壓力比重慶市石馬河的大氣壓力低3 0 0 aP 左右, 那么重慶市六店子的平均大氣壓力應(yīng)比重慶市石馬河的平均大氣壓力低3 OOO Pa 左右。重慶市石馬河的平均大氣壓力與重慶市的平均大氣壓98 32 0 P。相當(dāng), 則重慶市六店子的大氣壓力平均值應(yīng)比重慶市石馬河的平均大氣壓力低3 0 0 0 Pa ,應(yīng)為9 5 3 2 0 P a 左右。

3 大氣壓力對(duì)天然氣測(cè)t 的影響
下面舉一個(gè)計(jì)算示例, 來(lái)看看大氣壓力的取值不同對(duì)天然氣計(jì)量的影響。取D=100MM、d=50mm、相對(duì)密度Gr=0.664、△ p =10KPa、T=293.15K。天然氣等嫡指數(shù)K=1.36、動(dòng)力粘度=0.01096pa.s，CO2摩爾百分?jǐn)?shù)=1.57，N2摩爾百分?jǐn)?shù)=0.68

天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的瞬時(shí)流量( m 3 / h) 和大氣壓力的變化( I k P a) 的影響見表1 :

從上表可看出, ①如果大氣壓力低于10 1 32 5 aP而用101 325 P a 來(lái)代替, 會(huì)造成多計(jì)量; 反之會(huì)造成少計(jì)量。同理, 如果大氣壓力比平均大氣壓力低而用平均大氣壓力代替, 會(huì)造成多計(jì)量; 反之會(huì)造成少計(jì)量。② 隨著天然氣壓力的提高, 大氣壓力的影響逐漸變小。但實(shí)際上天然氣站在輸送給用戶時(shí)的壓力是比較低的, 通常在0.1 M P a 一0.6 M P a 內(nèi), 最常用的在0.1 M Pa 一O.Z M Pa 左右, 那么, 大氣壓力每變化1 0() 0 P a 造成的計(jì)量誤差在0.2% 左右。同樣示例,在壓力為O.Z M P a 的條件下, 如果大氣壓力偏離10 13 2 5 P a 或者當(dāng)?shù)仄骄�大氣壓太�? 可以通過(guò)表2 來(lái)分析大壓力對(duì)流量計(jì)量的影響。

該表的含義是: 其計(jì)量誤差大小與偏離的大小有關(guān), 一個(gè)地點(diǎn), 如果不實(shí)際測(cè)量大氣壓力而用1013 2 5 或當(dāng)?shù)仄骄�大氣壓代�? 如果偏離在s k aP, 會(huì)造成0.85 % 的計(jì)量誤差。這種情況是比較容易出現(xiàn)的,在天然氣的遠(yuǎn)距離傳輸中由低位向高位或由高位向低位都有可能。
        我們追求高準(zhǔn)確度的差壓變送器, 高準(zhǔn)確度的壓力變送器以及溫度變送器, 甚至對(duì)節(jié)流裝置的高要求— 好的粗糙度、好的銳角度、好的平面度、好的平行度、好的圓度、好的直管段長(zhǎng)度, 而如果不考慮大氣壓力造成的大的誤差是我們不能容忍的。這表明我們的追求有了偏差— 忽略了大氣壓力的誤差對(duì)計(jì)量的影響這個(gè)大量。

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