V锥流量计在天然气流量计量中的计算

2019-01-25 08:47:57

摘要:天然气流量计量方法中,最成熟、用得最多、最广泛的一直是标准孔板计量法,但这种孔板流量计量存在着一些固有的缺陷。文章介绍的一种新型系列“V”型内锥式差压式流量计,着力解决了这些缺陷,克服了这些缺陷所带来的不足,并具备自整流、抗污能力强和抗磨损等特性。文章阐述了“V”型内锥式流量计的基本特点和流量计量原理,并通过计算实例介绍了内锥尺寸和能耗的确定方法。

一、“V”型内锥式流量计的特点传统的天然气流量测量方法主要是利用标准孔板为节流元件的标准孔板计量法。但标准孔板在流体中心的突然收缩使得孔板计量法存在以下固有缺陷:①孔板入口锐角容易磨损,导致流出系数发生变化,测量精度下降;②流体中赃污物质易在孔板前沉积;③压损较大;④量程比小,一般为3:1,最大为4

:1;⑤为了得到较高测量精度需要很长的直管段。

而“V”型内锥式流量计则能克服标准孔板在测量中存在的上述问题。从流体收缩状况看,“V”型内锥流量计属边壁逐渐收缩。“V”型内锥流量计具有以下特点:①具有自整流作用,基本不需要直管段;②良好的抗脏污能力;③由于边界层效应,保护内锥最大外径处d的尺寸面能很长时间不会被磨损,从而使流出系数C长期稳定在原标定的数值上。

作为测量天然气流量的一种新型差压式流量计,

“V”型内锥式流量计的基本原理仍是遵循伯努利方程和流体流动连续性方程。其测量原理为:流体在节流件(内锥)处造成局部收缩,从而使流体流速加快、静压力下降,在节流件(内锥)前后产生压力差,流体流速越快,差压也越大,通过测量差压即可测量计算出流体流量。

应用“V”型内锥式流量计测量天然气流量与用标准孔板测量的计算方法基本相似。石油天然气行业颁布的SY/T6143-1996给出的流量计计算公式也基本适用于“V”型内锥式流量计。

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式(2)、式(3)可直接应用式(1)中的d2项见图1a所示,即为标准孔板流通面积。

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而宁夏银河仪表有限公司所生产的系列“V”型内锥式流量计截面示意见图1b,其流通面积为

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将式(4)代入式(1)得

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“V”型内锥式流量计实际应用时,仍基本可按标准孔板测天然气计算方法的实用公式

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式中:C的典型数值范围在0.75~0.85,应由实流标定来确定;可膨胀性系数e按公式(10)计算:

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公式(9)、(10)的量纲同标准孔板测天然气流量的行业标准SY/T6143-1996规定的一致。

二、“V”型内锥式流量计用于天然气流量计量的计算实例

1.已知条件

(1)介质:天然气

(2)相对密度G,=0.6

(3)流动温度t=15℃

(4)动力黏度a=0.0118mPa·s

(5)p地一0.0981MPa

(6)p表=4.5MPa

(7)D内=500mm,20号无缝钢管(8)流量Qnmx=571.4285714×10m3/d Qncom=400×10m3/dQomin=80×10’m2/d

(9)等嫡指数x=1.4688

2.计算

(1)pe=4.5981MPa

(2)F2=1.0550,见SY/T6143-1996第38页(3)Fr=1.00864(4)Fc=1.29099

(5)Qnmax=571.4285714×10m3/d,Reo=1.29×10’

Qncom=400×10m2/d,Rep=7.203×106

Qamia=80×104m3/d,Rep=1.44×106

(6)设β=0.55、△p=16kPa、c=0.82、c=1,求Q'。

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应当注意的是:①流出系数要由实流标定来确定;②Z经查表得0.89(孙淮清、王建中著《流量测量节流装置手册》第265页);③效率刀按80%考虑。

从上述计算可以看出应用“V”型内锥式流量计测天然气流量与标准孔板测天然气流量计算方法基本相似,而“V”型内锥式流量计由于具有结构上的优点,其在天然气流量测量领域中定会受到广泛使用。



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