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气井天然气涡街流量计计量仪表设计及改进

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文章附图

     目前,我国使用的天然气计量仪表中,孔板流量计由于其独特的优点而备受青睐,是企业和用户的首选,占有相当大的市场比例。我国对天然气仪表的设计起步较晚,上世纪 70 年代以后才逐渐发展起来,我国的专家学者参照国外的一些标准结合我国的天然气输送现状,制定了一系列的天然气仪表设计、制造、安装、检修和管理标准。不过这些标准并不完善,与国外的技术和标准还存在一定的差距,主要体现在:天然气计量仪表的质量较低;缺少配套设备和智能附件;计量精度有待提高。目前天然气计量日益成为人们关注的焦点,因此,要投入更大的精力来研发天然气计量仪表,完善当前的天然气流量计,进而开发出功能完善的新型天然气流量计。

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涡街流量计的改进

2.1 涡街流量计的特点

涡街流量计的仪表系数取决于管径和旋涡发生体的几何结构,由于管径和旋涡发生体的形状都是标准的,所以涡街流量计可以测量多种流体的流量值;智能化设备可以实时准确的测量涡街频率,很大程度上提高了测量精度;旋涡发生体的截面积与管道截面积相比很小,节流损失比较小;涡街信号由流体产生,而不需要任何可动部件,所以后期维护比较容易,使用寿命较长;涡街流量计的量程比可达到 1:20,远远超过孔板流量计缺点在于:在低雷诺数下,涡街流量计的测量精度较低。所以涡街流量计不适用测量高粘、低速的流体;流速分布和旋转流会影响我涡街的稳定性,因此需要配置较长的直管段或者安装整流器;仪表系数和分辨率比较低,只适用于测量直径较小的管道。

2.2 涡街流量计的改进方法

   随着流体力学和网络理论的不断发展,逐渐衍生出了流体网络理论,该理论时二者结合的结果,类似于电气网络理论,像分析电在电路中的传导一样分析流体在管道中的传导,主要研究流体在传输过程中的持续现象和瞬变现象。进而研究压力和引压在传输过程中的变化情况,流体网络理论需要参考流阻、流容和流感三个参数。

     由于实际环境非常复杂,需要考虑的因素太多,因此只能将管路认为是无损管路,并将流体认定是非粘性流体,二者是没有热量传导的,这种情况下流体的流阻和流导数值均为 0。为了避免谐振引发的信号失真,可以通过减小引压管长度或者调大谐振频率进行解决。在实际的测量工作中,振荡幅值并不会无限制的扩大,因为流体的阻抗是一定的,并且存在极大值。同时,因为涡街信号会在传输过程中逐渐衰减,使流量计的测量上限不能无限增大,导致误差的产生,所以要通过采取各种措施来限制涡街信号得衰减。