Как использовать газотурбинные расходомеры в газовой промышленности

Natural gas is a clean energy source and occupies an important position in China's strategy. With the completion of the national West-East gas pipeline and the continuous improvement of the city gas network, the importance of scientific and accurate natural gas trade settlement is highlighted. Because of its significant advantages in accuracy, repeatability, zero-point drift, and range ratio, the turbine flowmeter has become a widely used velocity flowmeter.

Его подшипники хорошо сделаны; направляющая пластина специально разработана для уменьшения износа и обеспечения надежности измерений в экстремальных условиях; его выходной сигнал - импульс, который легко оцифровать.

Коэффициент и линейность турбинного расходомера в меньшей степени зависят от изменения давления, что позволяет использовать его в качестве вторичного прибора, количественного контроля, сигнализации о превышении объема, поэтому он широко применяется в нефтяной отрасли для сжиженного газа, природного газа.

В данной статье в основном представлено применение газотурбинного расходомера для учета природного газа с 5 аспектов: характеристики, принципы, типы, применение и недостатки.

Характеристики газотурбинные расходомеры 

Поскольку турбинные расходомеры просты и удобны в установке, они широко используются для учета природного газа, как линейного, так и проходного типа.

1.1 Интеллектуальное измерение и компенсация

Газотурбинные расходомеры могут непосредственно измерять стандартный объем газа или массовый расход насыщенного пара и получать данные измерений о температуре и давлении среды, с автоматической компенсацией расхода и автоматической коррекцией коэффициента сжатия.

1.2 Передовые производственные процессы

Газотурбинный расходомер использует передовые микрокомпьютерные технологии и высокопроизводительный интегрированный чип, использование передовых микроэнергетических высоких технологий, низкое энергопотребление всей машины, как от внутренней батареи для долгосрочной работы, но и от внешнего источника питания операции, использование ЖК-дисплея для легкого чтения, выходной импульсный сигнал, но и выход (4 ~ 20) мА стандартный аналоговый сигнал.

1.3 Высокая степень автоматизации

Благодаря наличию интерфейса связи с главным компьютером, главный компьютер может взаимодействовать с несколькими расходомерами, что облегчает централизованное управление.

Принцип работы газотурбинного расходомера

Основной принцип работы газотурбинного расходомера заключается в том, что когда жидкость, текущая вдоль оси, попадает в датчик расхода, лопасти заставляют жидкость вращаться и затем создают вихрь в центре вихревого тела.

Вихревой поток в вентури ускоряется за счет резкого дросселирования, когда он достигает участка сужения. Когда вихрь попадает в диффузионную зону, возвратный поток заставляет его совершить второе вращение. При этом частота движения вихря линейно пропорциональна скорости среды. Слабый сигнал заряда, регистрируемый пьезоэлектрическим датчиком, усиливается, фильтруется и формируется предусилителем, а затем преобразуется в импульсный сигнал, частота которого пропорциональна скорости потока. Наконец, сигнал поступает на интегратор для подсчета и обработки.

Микропроцессор в расходомере может получить плотность и давление среды в соответствии со значением измерения температуры и завершить расчет объема и массового расхода среды; он также может компенсировать температуру и давление в соответствии с газовым уравнением и автоматически корректировать коэффициент сжатия.

In the case of mechanical counter turbine flow meters, the counter is rotated and counted by a drive mechanism. In the case of flow meters with electronic flow integrators, a pulse signal representing the turbine speed is output via a rotating disc or signal transducer and an amplifier circuit. The pulse signal's frequency is proportional to the volumetric flow rate of the fluid.

Типы газотурбинных расходомеров

1. Основной турбинный расходомер

Датчик не имеет дисплея и передает сигнал расхода только дистанционно. Сигнал расхода может быть классифицирован как импульсный или токовый. Приемлемая цена, высокий уровень интеграции и компактные размеры делают газотурбинный расходомер особенно идеальным для использования со вторичными дисплеями, ПЛК, DCS и другими компьютерными системами управления.

2. Интеллектуальные турбинные расходомеры

Интеллектуальный турбинный расходомер сочетает в себе турбинный датчик расхода и передовую ультра-низкоэнергетическую однокристальную микрокомпьютерную технологию для разработки интегрированного прибора с дисплеем; он имеет компактную структуру, высокую надежность, устойчивость к внешним силовым помехам, ударам молнии, низкую стоимость и другие преимущества. Он также может быть на месте коэффициент счетчика трехточечной коррекции, интеллектуальной компенсации коэффициента счетчика нелинейности, при отображении мгновенного расхода, кумулятивного потока, а также температуры, давления и других параметров измерения, с функцией хранения данных в режиме реального времени и взрывозащищенные функции, особенно подходит для использования с PLC, DCS, и других компьютерных систем управления.

Использование газотурбинных расходомеров

Газотурбинные расходомеры широко используются для измерения расхода природного газа благодаря высокой чувствительности, хорошей повторяемости, большому диапазону и высокой точности.

Gas turbine flow meters are more suitable than differential pressure flow meters when the flow rate varies considerably. With the development of gas metering technology and the increased requirements for gas trading and handover metering, the gas turbine flowmeter can meet trade metering requirements and a wide measurement range. In addition, it is less costly than orifice flow meters and gas ultrasonic flow meters. Therefore, the gas turbine flowmeter is more and more widely used, especially in China's natural gas market, usage increased significantly. Still, the prevalence of downstream market usage is low, the natural gas pipeline often in the initial low-pressure operation, after a period of process gradually increase the pressure, increase the supply, turbine flowmeter with its wide range ratio can reduce the diameter of the measurement pipe, thus reducing investment.

Точность газотурбинного расходомера находится на высоком уровне, точность обычного расходомера для (±1 ~ ±1 5) %, конкретного типа для (±0,5 ~ ±0,2) %, но его точность тем выше, чем больше требования к условиям на объекте. Турбинные расходомеры имеют хорошую повторяемость, с краткосрочной повторяемостью (от 0,05 до 0,2%). Поэтому при регулярной калибровке можно достичь высокой степени точности.

Газотурбинный расходомер имеет компактную структуру и малый вес, его легко устанавливать и обслуживать, он обладает большой пропускной способностью, поэтому подходит для измерения высокого давления. В корпусе расходомера не нужно открывать отверстие; легко изготовить расходомер высокого давления, он также может соответствовать требованиям давления в трубопроводе. Благодаря этим преимуществам он является одним из наиболее предпочтительных расходомеров в торговых расчетах за природный газ.

Дефекты газотурбинных расходомеров

Газотурбинному расходомеру сложно поддерживать стабильные характеристики измерения в течение долгого времени; он нуждается в регулярной проверке или калибровке. При хранении и транспортировке, а также при высоких требованиях к точности измерений, расходомер должен периодически проходить онлайн-калибровку реального потока для поддержания своих характеристик. В то же время плотность газа оказывает более значительное влияние на точность расходомера, так как плотность, температура и давление тесно связаны, колебания температуры и давления в полевых условиях неизбежны, в зависимости от их влияния на характеристики расходомера необходимо принимать компенсационные меры для поддержания высокой степени точности. Поэтому, поддерживая точность турбинного расходомера, необходимо регулярно калибровать и компенсировать температуру и давление в полевых условиях, тем самым обеспечивая точность измерения торговли в газопроводе.

На расходомер сильно влияет распределение скорости и искажение вращающегося потока. Поэтому в верхней и нижней частях датчика требуются длинные прямые участки. Если пространство для установки ограничено, можно установить выпрямитель для уменьшения длины прямого участка, который не подходит для измерения пульсирующих и смешивающихся потоков. Кроме того, важно обеспечить чистоту измеряемого газа. Если газ становится грязным, можно установить фильтр, что приведет к увеличению потерь давления и увеличению объема технического обслуживания.

Заключение

Газотурбинный расходомер обладает высокой точностью, хорошей повторяемостью, отсутствием дрейфа нуля, широким диапазоном соотношения и другими преимуществами. Использование передовых ультра-низкой мощности одной микрокомпьютерной технологии для разработки турбинного расходомера, особенно подходит для использования с компьютерными системами управления (такими как PLC и DCS) для повышения уровня автоматизированного измерения расхода природного газа, его широкий диапазон соотношение идеально подходит для случаев с большими изменениями в потоке, может уменьшить диаметр измерительной трубы, тем самым уменьшая инвестиции; краткосрочная повторяемость может достигать (0.05 ~ 0,2) %, например, частая калибровка или онлайн-калибровка может быть очень высокой точностью; простота установки и обслуживания, высокая пропускная способность для измерения высокого давления, в торговом поселке природного газа является предпочтительным расходомером; однако, плотность газа оказывает большее влияние на точность расходомера, необходимость регулярной калибровки.