探討影響天然氣旋進旋渦流量計計量準確度的因素

彭輝（中國石油新疆油氣儲運分公司 新疆 克拉瑪依 834000）

天然氣是一種以甲烷為主的混合型可燃氣體，其流量計量工作一直較為復雜，用于計量天然氣流量的流量計種類繁多。不同的流量計有不同的特征和適用性差異，其中旋進旋渦流量計以大幅度的量程、簡單方便的安裝和操作、對小流量計量的良好適應性著稱。但這種流量計在計量的準確度方面并無優勢，在復雜的現場條件下，其準確度會被多種因素影響而下降，因此，有必要分析各種影響因素，并采取相應的準確度提升措施。

一、旋進旋渦流量計概述

旋進旋渦流量計是通過頻率檢測的方式來計量天然氣流量的。首先，因直管段而理順的流態氣體從入口處進入流量計；通過旋渦發生器時，這些氣體會被強制旋轉形成旋渦流；通過收縮段時，這些旋渦流會因為空間節流而進一步加速；接下來進入擴張段，回流作用會令氣體再度產生旋渦流。這樣一來只要測定出旋渦流旋轉頻率就能計算氣體流速，兩者成正比關系。二次旋渦流可以以流量傳感器測出旋轉頻率，測量結果只要放大、整形就能轉化成脈沖信號，這個信號也同樣正比于流速。脈沖信號會與壓力和溫度的傳感器所測得的結果一起匯總到流量積算儀，最終將流量、壓力、溫度等測量結果以數據模式表示出來[1]。

二、旋進旋渦流量計的準確度影響因素

1.設計因素對計量準確度的影響

從設計階段就會對準確度產生影響的因素有三點：第一是因為對流量波動預估不足引起的流量計選型錯誤；第二是沒有設計針對各種大型設備的振動干擾消減措施，令流量計檢測到的頻率信號加大；第三是對各種擾流設備——流量與壓力的調節閥等的設計安裝失誤，這些設備一旦被安在了流量計上游就會因為各種漩渦流或脈動流而影響流量計的準確度。

2.安裝因素對計量準確度的影響

在旋進旋渦流量計的安裝過程中，有四方面因素可能對計量準確度造成巨大影響。第一因素是安裝方向，一旦安裝方向搞反，旋渦發生器的效能就會大幅降低，導致測量值低下；第二因素是直管段的長度，如果長度過短的話，流體來不及充分理順流態，旋渦流或畸形流會影響計量精度；第三因素是管道處理，因安裝失誤形成的各種凸起物對流量測量造成影響；第四項因素是流量計重力，因為缺乏承重能力令管道被流量計重量影響而變形，最終影響盡量精度。

3.環境因素對計量準確度的影響

為了測量天然氣流量，流量計必須在天然氣的氣流中工作，但有些天然氣是沒有進行過分離處理的，這些天然氣中有水、油、固體顆粒之類的非氣態雜質。這些雜質會在流量計中產生粘附、凝析或堵塞，不僅對計量精度造成很大的負面影響，更有可能直接損壞流量計。

4.數據因素對計量準確度的影響

在使用旋進旋渦流量計時，相關數據的計算和取得需要用到流量計系數K，但這個系數K只是通過計算得到的平均系數，與實際的系數不能完全一致，二者的差異會引起流量計的線性度誤差。這一誤差會對最終的數據使用和處理造成無可避免的準確度差異。

三、旋進旋渦流量計的準確度提升措施

1.針對設計因素的準確度提升措施

在設計流量計的參數和位置之前，先對整體的工作環境進行考察，確認流量的平均大小和變化幅度、壓力范圍、與大型設備的距離、擾流設備的可安裝位置等。然后根據這些參數進行設計，選擇能滿足流量特征的流量計型號；保證流量計和大型設備的距離不會產生振動干擾，否則需加裝振動消減裝置；保證各種擾流設備位于流量計下游，否則只能盡可能延長直管長度并加裝緩沖罐來消減干擾流[2]。

2.針對安裝因素的準確度提升措施

旋進旋渦流量計的殼體上都標有指示安裝方向的箭頭，安裝時要確保箭頭方向和流體流向相同。直管段的設計和安裝長度要嚴格遵守國家有關規范，在安裝完畢后，包括焊縫在內的部分都要打磨得光滑平整，并清除其中的污物雜質。最后，安裝流量計前必須先在安裝位置的管道下設置支撐，避免重力引起的變形影響。

3.針對環境因素的準確度提升措施

如果有條件的話，對天然氣進行先期處理，脫去其中水和雜質；如果無法進行先期處理，則需要在旋進旋渦流量計的上游加裝各種分離設備，如過濾器、分離器等，同時托高直管段的水平高度以便于排出積液。此外，對安裝完畢的管道和流量計也要根據天然氣的實際臟污情況定期清洗[3]。

4.針對數據因素的準確度提升措施

數據方面的計量誤差是由流量計的線性度引起，這一誤差不可能完全消除或避免，但是可以在計算上予以修正，這樣就能大幅降低數據方面的計量誤差。具體來說，就是通過分段的方式來增加流量計系數K的樣本，以多段流量點系數對原系數進行修正，這樣一來模型流量曲線與實際流量曲線的相似度就能提高，線性度也會更加一致，數據因素對準確度造成的負面影響就能降低至忽略不計。

結語

綜上可知，旋進旋渦流量計的計量準確度主要受儀器設計、儀器安裝、使用環境和數據特征這四類因素的影響，這些影響因素造成的計量誤差都可以通過某些措施予以規避或減小。因此，在使用旋進旋渦流量計時，應注意把握流量計的儀器特征，結合計量現場的實際工作條件，制定嚴密有效的準確度提升措施，保證天然氣的流量計量精度。

[1]喬金龍,張曉平.不同介質對標定渦街流量計系數的影響[J].甘肅科技.2012（17）.

[2]岳桂杰,保承軍.孔板流量計的使用與維護[J].自動化與儀器儀表.2011（04）.

[3]肖偉生,林敏,劉驍.天然氣渦輪流量計的應用與故障分析[J].油氣儲運.2011（07）.