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管道粉尘对液体电磁流量计测量的影响分析

来源:未知 最后更新:2021-06-16
关于管道粉尘对液体电磁流量计测量的影响,下面给大家浅析一下,供大家参考,希望对大家的工作和学习有所帮助。
一,液体电磁流量计在输气管道中的应用现状
液体电磁流量计在高压、大流量天然气贸易计量中具有其他流量计无法比拟的优势,如精度高、量程比大、无运动部件、对压力大的变化不敏感、重量轻、占用空间小、自诊断功能。自1990年代应用于天然气计量以来,液体电磁流量计在国外特别是欧美国家得到广泛应用。我国也在本世纪初大量引进了用于天然气计量和贸易交接的电磁流量计。但是,电磁流量计的实际使用条件往往与实验室实验条件相差很大。例如,当管道中的液体中含有固体杂质或水分较多时,会降低液体电磁流量计的测量精度,甚至会出现瞬时流量频繁波动的数据漂移现象。
 
在天然气管道生产操作中,当天然气中含有大量固体杂质和粉尘时,清管器会将大量粉尘推向下游终端,尤其是管道清管过程中,会造成输气站生产压力较大。造成旋风分离器和过滤分离器堵塞,调压撬工作阀不动作,电磁流量计测量数据漂移等一系列问题。电磁流量计流量数据漂移的影响和危害最为显着。电磁流量计漂移的流量数据,如果不及时处理,势必造成供气总量累计流量的变化,测量数据精度的损失。严重的情况下,由于切换差值增大,会与用户发生测量纠纷。
 
二、管道固体杂质对电磁流量计测量的影响原因分析
当含水量、硫化铁粉粉尘或其他杂质气体流过电磁流时,由于仪表探头部位和流量计表体管壁长期存在杂质堆积,形成一层涂层,影响电磁传输效率及相关测量数据,导致电磁流量计测量不稳定。因为公司在用户供应的气体中通过了多种分离措施,如旋风分离器和过滤分离器,实际上气质得到了有效净化。但实际上,在我公司实际运行中,经过净化处理后,下游管道中仍有大量固体粉尘杂质堆积。当天然气中长期含有较多的固体粉末杂质(以下简称粉尘)时,粉尘会积聚在电磁流量计本体管道内壁,并粘附在管道内壁或探头表面,形成一层灰尘。灰尘层的存在,使电磁流量计的声道效率降低,达不到100%,速度也不能稳定在一定值,峰值上下波动。这里我们从电磁测量原理来分析:
液体电磁流量计是利用超声波脉冲在气流中的传播速度与气流速度有对应关系,即下游超声波脉冲传播速度快于逆流传播速度,两种超声波脉冲传播的时间差越大,流量越大的原理。在实际工作过程中,上下游换能器会同时发射电磁脉冲,一个明显是逆流传播,另一个是下游传播。气流的作用会使两个脉冲以不同的传播时间到达接收换能器。由于两个脉冲的实际距离相同,传输时间的差异直接反映了液体的速度。这种方法称为速度时间差法。因为电磁流量计采用了非常好的数字时差法来检测液体的流量。根据公式:
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
当有粉尘层时,相当于减小了管道内壁的直径,也使电磁发射与接收之间的距离L更小,顺流和逆流传播时间更小。由于电磁速度基本恒定,L与时间的偏差成正比。实际管道内径和实际反射长度小于正常运行时的管道内径和超声波反射距离。但是,流量计算机在计算流量时,仍然是按照正常的管道内径和反射距离来计算的,由此可知所测液体的平均流速会更大。同时,由于管道内径D大于管道实际内径,流量计算机计算出的瞬时流量也较大。这种效果在管径较小时尤为明显。
 
另外,由于管道内堆积的粉尘不像壁面堆积层形成的那样光滑,有较大的不确定性和粗糙度,同时,在大吞吐量下管道有一定的振动,增加了更频繁波动的不确定性,所以测量偏差是不确定的,这种数据漂移现象已经说过了。比如我单位某台站数据发生漂移时,瞬时流量的波动不是长期固定在某个值,而是频繁波动,但波动方向一致,较大。
 
三、应急措施
针对固体粉尘的影响,最好的办法是从气源上根本解决杂质问题,解决固体粉尘的杂质来源。但是,从现场生产的角度来看,我们需要快速有效地恢复电磁流量计的正常运行。根据该站实际生产情况,现提出以下三项应急处理措施:
(1)计量前密切注意分离器的压差变化,及时切换支路,清洗分离器并更换滤芯,尤其是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应给下游用户的天然气中所含的粉尘量。当过滤分离器的压差较大时,粉尘会在滤芯表面附着厚层,难以达到良好的过滤效果。如果用户需求量大,气量过大,效果会更差。及时切换过滤支路和更换滤芯,可有效减少粉尘量,减少粉尘堆积,使通向下游的固体粉尘杂质大幅度减少,不再影响计量。电磁流量计在短时间内。
(2)电磁流量计出现数据现象后,站会及时切换到备用支路,将原供气支路的电磁探头拆下清洗。取下电磁探头并清洁探头。因为只能去除探头部分的灰尘,不能清除管壁上的灰尘,效果不好。所以需要第三种方法。
(3)起吊拆卸站内电磁流量计,清理电磁内管壁内的固体灰尘和杂质。拆开整个电磁流量计,清洗探头和管内壁。这种处理方法是发生电磁测量数据漂移时最有效的措施,可以有效消除粉尘对测量的影响。通过现场实施,我们认为有必要定期清洁站内分离器,是降低天然气含尘量的有力保证。清洁探头的拆卸和清洁内管壁的电磁升降拆卸必须同时进行,以保证更好的效果。然而,气质中固体灰尘杂质的含量是测量失准的根本原因。电磁操作需要更高的气质条件。最好的办法是采取措施从源头上解决长输管道中的粉尘杂质。
四, 建议措施
(1)根据操作规程手册,过滤分离器在压差达到100kPa时需要切换支路和更换滤芯。但在实际运行中,当用户供气量较大时,即使在50kPa的压差也没有很好的过滤效果,因此应根据实际供气情况确定支路切换和滤芯更换时间。
(2)天然气含有大量粉尘,遇到短期内难以改善的气质问题,应定期拆下超声波探头清洗,电磁升降拆卸清洗管内壁,以防万一,保证电磁流量计的正常工作。
(三)电磁校准的同时识别电磁前置直管,清洁整流器。电磁前端直段对液体流型影响很大,稳定的流动可以使电磁测量更加稳定。校验直管段一方面是为了保证液体流动状态的稳定,另一方面可以清理关闭中的杂质和污垢。
(4)通过优化运行,充分发挥输气管道中所有旋风分离器和过滤分离器的作用。长输管道各站均安装旋风分离器和过滤分离器。通过优化运行,投入使用能够分离干线天然气的分离器,最大限度地减少天然气中的杂质含量,通过层层过滤的方式降低下游分输站的供气压力。

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