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管道中粉尘对液体電磁流量計计量的影响分析

來源:www.acapulcoshops.com作者:发表时间:2017-06-06 09:29:46

         本文通过对液体電磁流量計流量数据漂移现象的形成原因进行分析 , 从理论上讨论其形成过程 , 总结在长期处置此类问题中的经验教训 , 给出解决方案,并分析判断得出**佳的应急处置措施。

 
前言
        液体電磁流量計在高压、大流量的天然气贸易计量中有其他流量计不可比拟的优势 , 但是实际使用条件往往与实验室实验条件相差较大,例如管道液体中含固体杂质或者水分较多的情况下,会使液体電磁流量計的计量准确度降低,甚至会出现瞬时流量频繁波动的数据漂移现象。
 
        本文通过对液体電磁流量計计流量数据漂移现象的形成原因进行分析 , 从理论上讨论其形成过程 , 总结在长期处置此类问题中的经验教训 , 给出解决方案,并分析判断得出**佳的应急处置措施。
 
一、液体電磁流量計在输气管道应用现状
        液体電磁流量計在高压、大流量的天然气贸易计量中有其他流量计不可比拟的优势 , 精度高,量程比大,无可动部件,对压力的很大变化不敏感,重量轻,占用空间少,并具有自诊断功能。自上世纪 90 年代应用到天然气计量,液体電磁流量計在国外尤其是欧美国家得到了普遍的应用。我国也在本世纪初大量引入了大量電磁流量計用于天然气计量和贸易交接。但是電磁流量計实际使用条件往往与实验室实验条件相差较大,例如管道液体中含固体杂质或者水分较多的情况下,会使液体電磁流量計的计量准确度降低,甚至会出现瞬时流量频繁波动的数据漂移现象。
 
        天然气管道在生产运行中 , 当天然气中固体杂质粉尘含量较多,清管器会推进大量粉尘到下游场站,尤其是在管道清管期间,对输气场站生产会造成很大压力。引起旋风分离器、过滤分离器堵塞,调压撬工作阀不动作,電磁流量計计量数据漂移等一系列问题。其中尤以電磁流量計的流量数据漂移的影响与危害**大。電磁流量計的流量数据发生漂移,如果处理不及时,势必会造成供气总累计流量的变化,计量数据失去准确性。严重时由于交接差的增大,会与用户产生计量纠纷。
 
二、管道固体杂质对電磁流量計计量的影响原因分析
        当含水、硫化铁粉末等粉尘或其他杂质的天然气流经電磁流量計时,由于杂质的长期存在,得以在流量计的探头部位和流量计表体管道内壁不断积累,形成一层覆盖层,影响电磁的发送效率和相关计量数据,从而出现電磁流量計计量的不稳定性。由于本公司在用户供气中都经过了各种分离措施,例如旋风分离器和过滤分离器,其实已经对气质进行了有效地净化。但是,实际上,我公司在实际运行中,经过净化后,依然出现了大量固体粉尘杂质在下游管线堆积的情况。当天然气中长期含有较多的固体粉末性杂质时(以下简称粉尘),粉尘在電磁流量計表体的管道内壁积聚,附着在管道内壁或探头表面,形成一层粉尘层。粉尘层的存在,使得電磁流量計的声道效率下降,不能达到 100%,流速也不能稳定在某一数值,出现了上下波动的峰峰值。下面BG真人大游从电磁的计量原理上对此进行分析:
 
液体電磁流量計是利用超声脉冲在气流中传播的速度与气流的速度有对应的关系,即顺流时的超声脉冲传播速度比逆流时传播的速度要快,这两种超声脉冲传播的时间差越大,则流量也越大的原理。在实际工作过程中,处在上下游的换能器将同时发射电磁脉冲,显然一个是逆流传播,一个是顺流传播。气流的作用将使两束脉冲以不同的传播时间到达接收换能器。由于两束脉冲传播的实际路程相同,传输时间的不同直接反映了液体流速的大小。这种方法称为速度时间差法。由于電磁流量計采用很好数字时间差法检测液体的流量。根据公式:
QQ截图20170606093312.jpg
 
其中:
t 1 顺流传播时间;t 2 逆流传播时间
L 声道反射长度;L' 实际声道反射长度
v 气流平均流速;x 电磁探头之间距离
D 管道内径;D' 实际管道内径
 
当有粉尘层存在时,相当于缩小了管道内壁直径 D,也使电磁发射和接收之间的距离 L 偏小,顺流和逆流传播时间也都偏小,由于电磁的速度基本恒定,L 和时间的偏离是等比例的。实际的管道内径和实际的反射长度要小于正常工作时的管道内径和超声反射距离。可是流量计算机在计算流量时,依然以正常的管道内径和反射距离来计算,可以得知,会使得测得的液体平均流速偏大。同时由于管道内径 D 大于管道实
際內徑,流量計算機所計算出的瞬時流量也就偏大。尤其是在管道內徑較小時,這種影響尤爲明顯。
 
另外,由于粉塵在管道內積聚時並不能形成平滑如管壁的積聚層,有較大的不確定性和粗糙度,同時,在大輸量下管道存在一定的振動,更加劇了這種不確定性的頻繁波動,所以這種計量偏離也是不確定的,這就出現了所說的數據漂移現象。例如我單位某站數據漂移現象時,瞬時流量的波動並不是長期固定在某個值,而是頻繁波動,但是波動方向卻是一致的,均是偏大。
 
三、應急處置措施
针对固体粉尘的影响,**好的办法就是从气源的根本上解决杂质的问题,解决固体性粉尘杂质的来源问题。但是从现场生产的角度来讲,BG真人大游要求快速的有效地恢复電磁流量計的正常运行,根据场站的实际生产情况,特此提出以下三种应急处理措施:
(一)严密关注计量前分离器的压差变化,及时切换支路,清理分离器和更换滤芯,尤其的计量前的过滤分离器。过滤分离器的过滤效果直接决定了供给下游用户的天然气中含粉尘量的多少,当过滤分离器压差较大时,粉尘在滤芯表面附着厚厚一层,难以达到很好的过滤效果。如果用户需求量大时,处理的气量过大,效果将更差。及时的切换过滤支路和更换滤芯,可以有效减少粉尘量,减少粉尘积聚,使通往下游的固体粉尘杂质**大程度的减少,不能再短时间内对電磁流量計的计量造成影响。
(二)電磁流量計发生数据现象以后,场站都在很好时间切换到备用支路,并对原供气支路的电磁探头进行拆卸清洁。将电磁探头拆下,对探头进行清洗,由于只能清除探头部分的粉尘,不能对管壁上的粉尘进行清理,效果不佳。所以还需要第三种措施共同实施。
(三)对场站内電磁流量計进行吊装拆卸,清理电磁内管壁内固体粉尘杂质。对電磁流量計进行整体拆卸,清洗探头和内部管壁,这种处理方式是在电磁发生计量数据漂移时**有效地措施,可以有效地消除粉尘对计量产生的影响。通过现场实施,BG真人大游认为定期保持对场站分离器进行清理是必要采取的措施,是减少天然气中粉尘含量的有力保证。而拆卸探头进行清洁和对电磁进行吊装拆卸清洁内管壁必须同时进行才能确保达到更好的效果。但是,气质中固体粉尘杂质含量是产生计量失准的根本原因,电磁运行要求的气质条件较高,**好是从源头上采取措施解决长输管道的粉尘杂质。
 
四、建議措施
(一)根据操作规程手册,过滤分离器在压差达到100KPa 需要切换支路,更换滤芯,但是在实际运行中,当用户供气量较大时,压差甚至在 50KPa 时就已经没有较好的过滤效果,所以要根据实际供气情况决定支路切换和滤芯更换时间。
(二)天然氣中含有較多的粉塵,在氣質問題短期內難以改善的情況下,定期對超聲進行拆卸探頭進行清潔和對電磁進行吊裝拆卸清潔內管壁,做到未雨綢缪,確保電磁流量計的正常運行。
(三)電磁進行校驗時同時也要鑒定電磁前直管段,清潔整流器。電磁前直管段對液體流態有很大影響,平穩的氣流能使得電磁計量更穩定。對直管段進行檢定,一方面是保證液體流態穩定,二是同時可以清理關閉中的雜質汙物。
(四)通過優化運行,充分發揮輸氣管線全部旋風分離和過濾分離器作用。長輸管線各個場站都有旋風分離器和過濾分離器,可以通過優化運行,將能夠對幹線天然氣進行分離的分離器投用起來,通過層層過濾,盡量減少天然氣中雜質含量,減小下遊分輸場站供氣時的壓力。