液化天然氣裝車橇流量計(jì)的選型研究

李林 陳濤

摘 要：以LNG槽車區(qū)裝車橇的質(zhì)量流量計(jì)為研究對(duì)象，分析了影響流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的主要因素，提出了提高充裝系統(tǒng)充裝LNG高準(zhǔn)確性的措施。

關(guān)鍵詞：LNG；流量計(jì)；影響因素；選型

流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度對(duì)LNG計(jì)量檢定結(jié)果有著決定性的影響。為提高LNG充裝系統(tǒng)的性能，以LNG裝車橇的質(zhì)量流量計(jì)為研究對(duì)象，找出影響流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的主要因素，提出提高充裝系統(tǒng)充裝LNG高準(zhǔn)確性的措施。

1 LNG流量計(jì)分類

流量計(jì)是整個(gè)LNG計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)的核心部件，流量計(jì)的選型直接關(guān)系到充裝裝置的性能。根據(jù)工作原理可分為體積和質(zhì)量流量計(jì)，質(zhì)量流量計(jì)又分為推導(dǎo)式和直接式。體積流量計(jì)是通過(guò)對(duì)流體體積流量的測(cè)量而達(dá)到計(jì)量目的；推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)先測(cè)量被測(cè)物質(zhì)的體積流量，再通過(guò)溫度壓力或密度補(bǔ)償換算得到被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量流量；直接式質(zhì)量流量計(jì)通過(guò)直接檢測(cè)與質(zhì)量流量有關(guān)的量來(lái)反映被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量流量大小。

目前使用的大多數(shù)流量計(jì)，其測(cè)量值隨壓力、溫度等參數(shù)的變化而變化，所以當(dāng)實(shí)際工況和設(shè)計(jì)工況不同時(shí)，儀表就要產(chǎn)生附加誤差；根據(jù)目前石油、天然氣貿(mào)易交接中的流量計(jì)量方法，最合理的LNG流量測(cè)量技術(shù)是：差壓、渦輪、超聲波流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)。前三款流量計(jì)屬于體積流量計(jì)，后者屬于直接式質(zhì)量流量計(jì)。LNG裝車橇計(jì)量裝置采用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)作為其主標(biāo)準(zhǔn)器，解決了當(dāng)流體參數(shù)變化范圍很大，體積流量不能準(zhǔn)確反映質(zhì)量流量，采用溫度、壓力自動(dòng)補(bǔ)償方式又很困難和繁瑣的問(wèn)題。

2 LNG流量計(jì)數(shù)值模擬

2.1 模型建立

①科里奧利力只作用在測(cè)量管上，故只對(duì)測(cè)量管內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行分析研究；②兩根U形傳感管對(duì)稱分布，可認(rèn)為二者內(nèi)部流體狀態(tài)完全相同，故簡(jiǎn)化為只分析其中一個(gè)。已知測(cè)量管內(nèi)徑為20mm，材質(zhì)為不銹鋼，對(duì)測(cè)量管建立模型并劃分網(wǎng)格。

2.2 流量計(jì)測(cè)量精度影響因素

2.2.1 LNG流體溫度

①當(dāng)甲烷沒(méi)有發(fā)生氣化時(shí)，流量為350kg/min，壓力分別為1.0、1.1、1.2MPa時(shí)，LNG流體溫度在-162℃～ -150℃范圍內(nèi)變化時(shí)，測(cè)量誤差范圍最大波動(dòng)范圍只有0.011 %；②根據(jù)LNG流體的熱力學(xué)性質(zhì)可以知道，甲烷發(fā)生氣化時(shí)，LNG流體的溫度和流量計(jì)工作壓力是相對(duì)應(yīng)的，故分析此時(shí)溫度的影響，只需要考慮質(zhì)量流量和氣化量不變時(shí)，溫度對(duì)流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響。當(dāng)流量為350kg/min，甲烷氣化量分別為0.1%，0.3%，0.5%時(shí)，測(cè)量誤差最大波動(dòng)范圍只有0.032%。當(dāng)流量計(jì)進(jìn)口斷面處的的工作壓力、質(zhì)量流量和甲烷氣化量一定時(shí)，LNG溫度對(duì)流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響很小。

2.2.2 流量計(jì)工作壓力

①當(dāng)甲烷沒(méi)發(fā)生氣化時(shí)，流量為350kg/min，LNG流體溫度分別為-162℃、-156℃、-150℃時(shí)，流量計(jì)工作壓力在1.0MPa～1.2MPa之間變化時(shí)，測(cè)量誤差范圍最大波動(dòng)范圍為0.01%；②只考慮質(zhì)量流量和氣化量不變，流量計(jì)工作壓力對(duì)流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響。當(dāng)流量350kg/min，氣化率為0.1%，0.3%，0.5%時(shí)，測(cè)量誤差范圍最大波動(dòng)范圍為0.032%。當(dāng)流量計(jì)進(jìn)口斷面處的質(zhì)量流量、LNG溫度和的甲烷氣化量一定時(shí)，流量計(jì)工作壓力對(duì)其測(cè)量準(zhǔn)確度的影響很小。

2.2.3 流量計(jì)質(zhì)量流量對(duì)流量計(jì)測(cè)量精度的影響

①甲烷均沒(méi)發(fā)生氣化時(shí)，流量計(jì)工作壓力分別為1.0、1.1、1.2MPa，LNG溫度分別為-162℃、-156℃、-150℃，流量在350～450kg/min之間變化時(shí)，測(cè)量誤差最大波動(dòng)范圍為0.008%；②甲烷發(fā)生氣化時(shí)，只需考慮溫度或壓力其中一個(gè)變量即可。當(dāng)甲烷氣化量分別為0.1%，0.3%，0.5%，LNG溫度分別為-162℃、-156℃、-150℃時(shí)，流量在350～450kg/min之間變化時(shí)，對(duì)應(yīng)的測(cè)量誤差最大波動(dòng)范圍為0.043% 。當(dāng)流量計(jì)進(jìn)口斷面處的工作壓力、LNG溫度和的甲烷氣化量一定時(shí)，流量計(jì)質(zhì)量流量對(duì)其測(cè)量準(zhǔn)確度的影響很小。

2.3 提高LNG充裝系統(tǒng)計(jì)量裝置性能的方法

①在流量計(jì)材料和整個(gè)裝車系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，盡可能的提高LNG充裝系統(tǒng)的工作壓力，在保證測(cè)量準(zhǔn)確度的情況下，可以在較高的外界環(huán)境溫度和較低質(zhì)量流量工況下進(jìn)行測(cè)量，從而提高計(jì)量裝置的性能；②采用各種保溫措施降低LNG流體從外界環(huán)境吸收的熱量，可以保證計(jì)量裝置可以在較低的工作壓力下和較寬的質(zhì)量流量范圍內(nèi)的測(cè)量準(zhǔn)確度，進(jìn)而提高計(jì)量裝置的性能；③盡量按照工藝設(shè)計(jì)，選定合適的流量計(jì)且按要求安裝，額定質(zhì)量流量充裝，從而使流量計(jì)可以在合適的工況下計(jì)量充裝量，進(jìn)而提高計(jì)量裝置的性能；④為了提高LNG充裝系統(tǒng)計(jì)量裝置的適用性，盡量采用新工藝，降低LNG流體中氮?dú)獾鹊暮浚苊庑纬蓺庋ìF(xiàn)象，降低由氮?dú)獾纫鸬臏y(cè)量誤差，從而提高LNG充裝系統(tǒng)計(jì)量裝置的性能。

3 結(jié)論

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)對(duì)LNG氣液兩相流進(jìn)行質(zhì)量流量測(cè)量時(shí)，LNG流體中甲烷的氣化是造成測(cè)量精度降低的主要原因。對(duì)于甲烷沒(méi)有發(fā)生氣化的工況條件下，測(cè)量誤差基本保持不變，測(cè)量誤差主要是LNG流體含有氮?dú)獾入s質(zhì)造成的。

參考文獻(xiàn)：

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