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      管道中粉塵對液體電磁流量計計量的影響分析

      來源:www.baojun56.com作者:發表時間:2017-06-06 09:29:46

               本文通過對液體電磁流量計流量數據漂移現象的形成原因進行分析 , 從理論上討論其形成過程 , 總結在長期處置此類問題中的經驗教訓 , 給出解決方案,并分析判斷得出**佳的應急處置措施。

       
      前言
              液體電磁流量計在高壓、大流量的天然氣貿易計量中有其他流量計不可比擬的優勢 , 但是實際使用條件往往與實驗室實驗條件相差較大,例如管道液體中含固體雜質或者水分較多的情況下,會使液體電磁流量計的計量準確度降低,甚至會出現瞬時流量頻繁波動的數據漂移現象。
       
              本文通過對液體電磁流量計計流量數據漂移現象的形成原因進行分析 , 從理論上討論其形成過程 , 總結在長期處置此類問題中的經驗教訓 , 給出解決方案,并分析判斷得出**佳的應急處置措施。
       
      一、液體電磁流量計在輸氣管道應用現狀
              液體電磁流量計在高壓、大流量的天然氣貿易計量中有其他流量計不可比擬的優勢 , 精度高,量程比大,無可動部件,對壓力的很大變化不敏感,重量輕,占用空間少,并具有自診斷功能。自上世紀 90 年代應用到天然氣計量,液體電磁流量計在國外尤其是歐美國家得到了普遍的應用。我國也在本世紀初大量引入了大量電磁流量計用于天然氣計量和貿易交接。但是電磁流量計實際使用條件往往與實驗室實驗條件相差較大,例如管道液體中含固體雜質或者水分較多的情況下,會使液體電磁流量計的計量準確度降低,甚至會出現瞬時流量頻繁波動的數據漂移現象。
       
              天然氣管道在生產運行中 , 當天然氣中固體雜質粉塵含量較多,清管器會推進大量粉塵到下游場站,尤其是在管道清管期間,對輸氣場站生產會造成很大壓力。引起旋風分離器、過濾分離器堵塞,調壓撬工作閥不動作,電磁流量計計量數據漂移等一系列問題。其中尤以電磁流量計的流量數據漂移的影響與危害**大。電磁流量計的流量數據發生漂移,如果處理不及時,勢必會造成供氣總累計流量的變化,計量數據失去準確性。嚴重時由于交接差的增大,會與用戶產生計量糾紛。
       
      二、管道固體雜質對電磁流量計計量的影響原因分析
              當含水、硫化鐵粉末等粉塵或其他雜質的天然氣流經電磁流量計時,由于雜質的長期存在,得以在流量計的探頭部位和流量計表體管道內壁不斷積累,形成一層覆蓋層,影響電磁的發送效率和相關計量數據,從而出現電磁流量計計量的不穩定性。由于本公司在用戶供氣中都經過了各種分離措施,例如旋風分離器和過濾分離器,其實已經對氣質進行了有效地凈化。但是,實際上,我公司在實際運行中,經過凈化后,依然出現了大量固體粉塵雜質在下游管線堆積的情況。當天然氣中長期含有較多的固體粉末性雜質時(以下簡稱粉塵),粉塵在電磁流量計表體的管道內壁積聚,附著在管道內壁或探頭表面,形成一層粉塵層。粉塵層的存在,使得電磁流量計的聲道效率下降,不能達到 100%,流速也不能穩定在某一數值,出現了上下波動的峰峰值。下面我們從電磁的計量原理上對此進行分析:
       
      液體電磁流量計是利用超聲脈沖在氣流中傳播的速度與氣流的速度有對應的關系,即順流時的超聲脈沖傳播速度比逆流時傳播的速度要快,這兩種超聲脈沖傳播的時間差越大,則流量也越大的原理。在實際工作過程中,處在上下游的換能器將同時發射電磁脈沖,顯然一個是逆流傳播,一個是順流傳播。氣流的作用將使兩束脈沖以不同的傳播時間到達接收換能器。由于兩束脈沖傳播的實際路程相同,傳輸時間的不同直接反映了液體流速的大小。這種方法稱為速度時間差法。由于電磁流量計采用很好數字時間差法檢測液體的流量。根據公式:
      QQ截圖20170606093312.jpg
       
      其中:
      t 1 順流傳播時間;t 2 逆流傳播時間
      L 聲道反射長度;L' 實際聲道反射長度
      v 氣流平均流速;x 電磁探頭之間距離
      D 管道內徑;D' 實際管道內徑
       
      當有粉塵層存在時,相當于縮小了管道內壁直徑 D,也使電磁發射和接收之間的距離 L 偏小,順流和逆流傳播時間也都偏小,由于電磁的速度基本恒定,L 和時間的偏離是等比例的。實際的管道內徑和實際的反射長度要小于正常工作時的管道內徑和超聲反射距離??墒橇髁坑嬎銠C在計算流量時,依然以正常的管道內徑和反射距離來計算,可以得知,會使得測得的液體平均流速偏大。同時由于管道內徑 D 大于管道實
      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,這種影響尤為明顯。
       
      另外,由于粉塵在管道內積聚時并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,瞬時流量的波動并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
      針對固體粉塵的影響,**好的辦法就是從氣源的根本上解決雜質的問題,解決固體性粉塵雜質的來源問題。但是從現場生產的角度來講,我們要求快速的有效地恢復電磁流量計的正常運行,根據場站的實際生產情況,特此提出以下三種應急處理措施:
      (一)嚴密關注計量前分離器的壓差變化,及時切換支路,清理分離器和更換濾芯,尤其的計量前的過濾分離器。過濾分離器的過濾效果直接決定了供給下游用戶的天然氣中含粉塵量的多少,當過濾分離器壓差較大時,粉塵在濾芯表面附著厚厚一層,難以達到很好的過濾效果。如果用戶需求量大時,處理的氣量過大,效果將更差。及時的切換過濾支路和更換濾芯,可以有效減少粉塵量,減少粉塵積聚,使通往下游的固體粉塵雜質**大程度的減少,不能再短時間內對電磁流量計的計量造成影響。
      (二)電磁流量計發生數據現象以后,場站都在很好時間切換到備用支路,并對原供氣支路的電磁探頭進行拆卸清潔。將電磁探頭拆下,對探頭進行清洗,由于只能清除探頭部分的粉塵,不能對管壁上的粉塵進行清理,效果不佳。所以還需要第三種措施共同實施。
      (三)對場站內電磁流量計進行吊裝拆卸,清理電磁內管壁內固體粉塵雜質。對電磁流量計進行整體拆卸,清洗探頭和內部管壁,這種處理方式是在電磁發生計量數據漂移時**有效地措施,可以有效地消除粉塵對計量產生的影響。通過現場實施,我們認為定期保持對場站分離器進行清理是必要采取的措施,是減少天然氣中粉塵含量的有力保證。而拆卸探頭進行清潔和對電磁進行吊裝拆卸清潔內管壁必須同時進行才能確保達到更好的效果。但是,氣質中固體粉塵雜質含量是產生計量失準的根本原因,電磁運行要求的氣質條件較高,**好是從源頭上采取措施解決長輸管道的粉塵雜質。
       
      四、建議措施
      (一)根據操作規程手冊,過濾分離器在壓差達到100KPa 需要切換支路,更換濾芯,但是在實際運行中,當用戶供氣量較大時,壓差甚至在 50KPa 時就已經沒有較好的過濾效果,所以要根據實際供氣情況決定支路切換和濾芯更換時間。
      (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,做到未雨綢繆,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污物。
      (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,將能夠對干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,減小下游分輸場站供氣時的壓力。
       
      日日干夜夜操

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