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          壓縮機進口處孔板流量計差壓與流量的關系換算

          作者: 來源: 發布時間:2019-03-30 16:25:43
               摘要:目前已存在的行業標準中,孔板流量計理論計算公式繁多,計算出的流量在實際應用時存在較大誤差。文中通過對孔板流量計結構、測量原理進行分析,推導出流量計算公式,換算出對應的標況下的流量計算方法。并與實際測量的流量進行了對比,結果表明,計算誤差較小,驗證了該計算方法的有效性。
               孔板流量計是1種測量管道流體流量的裝置,因其具有結構簡單,維修方便,性能穩定,使用可靠,適應惡劣環境等特點,廣泛應用于天然氣長輸管道氣體流量測量[1] 。在不同工況、不同轉速下能量頭、效率、功率與流量密切相關,在已知流量的前提下,可以快速分析壓縮機性能。目前,已存在的孔板流量計標準中理論計算公式繁多,標況狀態不明顯,且計算出的流量值存在較大誤差[2] 。
               針對孔板流量計測量原理、結構、公式來源進行分析,推導出工況下正確的流量計算公式,然后換算出對應的標況下的流量,并將推導出的公式寫入上位機程序,在上位機上實時顯示。根據上位機顯示的實時入口流量,便可進一步分析壓縮機的性能,為壓縮機安全穩定運行提供依據。
          1 孔板流量計結構及流動過程
               孔板流量計結構見圖1。
           孔板流量計結構
               在管道里插入1個與管軸垂直的金屬板,金屬板中心為 1個圓孔,孔的中心位于管道的中心線上,孔板稱為節流元件。在孔板進氣側距離孔板1個管道直徑的位置,安裝1個測壓管;在孔板出氣側距離孔板半個直徑的位置,安裝1個測壓管,測壓管測出管道內氣體2個壓力之差即為上位機顯示的差壓,流體在孔板流量計中流動過程見圖2。
          流體在孔板前后的流動過程
          2 孔板流量計差壓與流量的關系換算
               將工況狀態下的氣體流量轉化為標況下的氣體流量。結合廠家提供的數據參數,并查閱相關文獻推導出2種方法可求壓縮機組進口流量,然后對這2種方法進行比較分析,zui終確定出1種zui優的計算分析方法。標況下氣體體積計算方法:
          20190330163634.jpg
               其中, P 0 、V 0 、T 0 、ρ 0 、M 0 分別為標準狀況下的壓力、體積、溫度、密度和質量; P、V、T、ρ、M 為工況狀態下的壓力、體積、溫度、密度和質量。可得標準狀況下的流量 Q 0 為:
          20190330163724.jpg
          3 結果與討論
          3.1 方法選擇對比
               上述 2種方法均可在線監測、實時性好,將 2種方法進行對比分析,結果見表1。
          2種方法對比
               從表1可以看出,方法1計算簡單,快速,誤差較小,可在上位機進行流量的實時監測,且計算所需參數容易獲得,對于壓縮機的實時性能分析起到重要作用;方法2不僅推導過程復雜,計算速度慢,且涉及參數較多。故選擇方法一作為流量計算的zui優方法[3~5] 。
               壓縮因子是天然氣zui重要的物性參數之一,對天然氣的勘探、開發、輸送、計量等等方面起到重要作用。文中壓縮因子的計算方法采用美國煤氣協會(AGA)提出的AGA8-92DC方程。
          3.2 方法實施
               以某場站壓縮機為例,孔板設計參數:設計壓力為6.645 MPa,設計溫度 T 0 為290.15 K,由AGA8-92DC方程確定的壓縮因子為 0.861 03,設計流量為383 280 m 3 /h(標況0 ℃、101.325 kPa)。但是流量計計算流量時為 20 ℃、101.325 kPa,經換算為20 ℃時設計流量為411 595.338 m 3 /h。給定任一絕對壓力和絕對溫度,采用安裝的流量計算機中的軟件,采用AGA8-92DC方程確定壓縮因子,計算出標況下體積流量:
          平遙站西門子壓縮機進口流量
               在已知絕對壓力、絕對溫度、壓縮因子和差壓的情況下,便可快速準確計算出標況下的體積流量,見表2。
          平遙站西門子壓縮機進口流量
          3.3 方法驗證
               為了驗證提出方法的可靠性,查找該站壓縮機 2016 年 12 月份到 2017 年 1 月份的運行數據。在此期間,西門子壓縮機及相關輔助設備運行穩定,且工況點易于確定。場站的實際流量通過接氣的總流量減去各分輸站的支路流量所得[5] 。將計算所得流量與實際流量進行對比見表3。
          計算流量與實際流量對比
               由表3可知,在實際工況下,計算設計方法誤差較小,因此具有實際應用價值。
          4 結論
               經過理論分析、公式推導、實際驗算,得出了孔板流量計的流量計算公式,該公式將壓力、溫度和壓縮因子的補償都考慮在內,計算結果準確,誤差較小;且該計算公式標明工況、標況狀態,可防止操作人員應用時出現混亂。在已知壓縮機進口絕對壓力、絕對溫度、壓縮因子和差壓的情況下,可快速準確的計算出進口流量,進而可確定壓縮機的壓比、效率和功率。
          下一篇:油田濕蒸汽計量方法及改進型錐形孔板流量計應用研究

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