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煤層氣流量計(jì)三種選型
煤層氣流量計(jì)三種選型
結(jié)合煤層氣介質(zhì)的實(shí)際工況，對(duì)比了氣體計(jì)量常用的三種流量計(jì)：超聲波、渦輪、孔板節(jié)流裝置，并簡(jiǎn)單闡述了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
1、概述
隨著國(guó)內(nèi)對(duì)煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目的日益重視，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50350-2005）的設(shè)計(jì)要求規(guī)定下，本文章主要針對(duì)煤層氣集輸站場(chǎng)的一級(jí)計(jì)量系統(tǒng)的流量計(jì)量方式進(jìn)行了對(duì)比，并闡述了各自的優(yōu)缺點(diǎn)，使得相關(guān)工程中在流量計(jì)的選擇上做到技術(shù)*、經(jīng)濟(jì)合理、確保質(zhì)量、安全使用。
2、計(jì)量規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)
2.1煤層氣輸量計(jì)量可分為三級(jí)：
1）一級(jí)計(jì)量——油氣田外輸氣的貿(mào)易交接計(jì)量；
2）二級(jí)計(jì)量——油氣田內(nèi)部集氣過(guò)程的生產(chǎn)計(jì)量；
3）三級(jí)計(jì)量——油氣田內(nèi)部生活計(jì)量。
2.2煤層氣輸量計(jì)量系統(tǒng)準(zhǔn)確度的要求應(yīng)根據(jù)計(jì)量等級(jí)確定：
一級(jí)計(jì)量系統(tǒng)準(zhǔn)確度可根據(jù)煤層氣的輸量范圍不低于表2.1的規(guī)定，二級(jí)計(jì)量系統(tǒng)的zui大允許誤差應(yīng)在±5.0%以內(nèi)，三級(jí)計(jì)量系統(tǒng)的zui大允許誤差應(yīng)在±7.0%以內(nèi)。
2.3煤層氣一級(jí)計(jì)量系統(tǒng)的流量計(jì)及配套儀表，應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》GB/T 18603的規(guī)定配置，配套儀表的準(zhǔn)確度應(yīng)按表2.2確定。天然氣二、三級(jí)計(jì)量系統(tǒng)配套儀表的準(zhǔn)確度，可分別參照表2.2中B級(jí)和C級(jí)確定。
2.4煤層氣計(jì)量系統(tǒng)選用標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置時(shí)，其設(shè)計(jì)、安裝和流量計(jì)算應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《流量測(cè)量節(jié)流裝置 用孔板、噴嘴和文丘里管測(cè)量充滿圓管的流體流量》GB/T 2624的有關(guān)規(guī)定。對(duì)干氣的計(jì)量，其流量計(jì)算可按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)算方法》
SY/T 6143的規(guī)定進(jìn)行。
當(dāng)采用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量煤層氣流量時(shí)，其設(shè)計(jì)、安裝和流量計(jì)算應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》GB/T
18604的規(guī)定。
3、煤層氣流量計(jì)量比選
根據(jù)《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》GB/T18603，煤層氣流量計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)參比條件溫度為20℃（熱力學(xué)溫度為293.15K）、壓力為
101.325kPa，天然氣計(jì)量單位以m3/h表示。
1）氣體渦輪流量計(jì)：由于煤層氣介質(zhì)特殊，考慮到含有煤粉，對(duì)葉輪的損耗太大，導(dǎo)致使用壽命縮短，需要經(jīng)常維護(hù)，所以對(duì)于煤層氣的流量計(jì)量，暫不考慮使用渦輪流量計(jì)。
2）超聲流量計(jì)：超聲波流量計(jì)與渦輪流量計(jì)性能大多相近，其憑借較大的量程比和對(duì)含有雜質(zhì)氣體計(jì)量的適應(yīng)性廣泛應(yīng)用于氣體管道
（≥DN100）流量計(jì)量中。但超聲波流量計(jì)費(fèi)用過(guò)高，對(duì)于煤層氣集輸工程來(lái)講，初期產(chǎn)能較低，使得對(duì)工程成本的控制尤為重要，相對(duì)來(lái)說(shuō)超聲計(jì)量沒(méi)有較好的性價(jià)比。
但如果不考慮經(jīng)濟(jì)因素，超聲波流量計(jì)以其更多的優(yōu)勢(shì)作為煤層氣貿(mào)易計(jì)量的。
3）孔板節(jié)流裝置 孔板節(jié)流裝置為經(jīng)典計(jì)量方法，如果可以提供足夠的直管段長(zhǎng)度，配備高精度高性能的變送器，*可以滿足煤層氣貿(mào)易交接的計(jì)量要求。并且維護(hù)工作量較少，價(jià)格適中，十分適合煤層氣雜質(zhì)多、對(duì)投資控制嚴(yán)格的計(jì)量要求。但由于孔板節(jié)流裝置的量程比較小，很難應(yīng)對(duì)煤層氣集輸站場(chǎng)流量波動(dòng)較大的情況，由此我們引出此種計(jì)量方式的升級(jí)產(chǎn)品——孔板閥。
4）孔板閥 孔板閥的計(jì)量原理同節(jié)流裝置是相同的，他們zui主要的區(qū)別在于孔板閥可在線更換孔板，可對(duì)流量范圍的較大波動(dòng)及時(shí)做出調(diào)整。因此我們將通過(guò)真實(shí)案例，具體介紹一種針對(duì)流量范圍較大時(shí)，孔板閥的使用方案。
中國(guó)石油煤層氣公司所轄項(xiàng)目《鄂東煤層氣田保德區(qū)塊北部5億立方米產(chǎn)能建設(shè)工程》的集氣站煤層氣外輸計(jì)量管線中的氣體工況為:壓
力:XXX，溫度:XXX，流量范圍:5~100×104Nm3/h。經(jīng)過(guò)計(jì)算，我們得到如下計(jì)量方案：DNXXX的孔板閥按照一開(kāi)一備2路配置。我們可以根據(jù)計(jì)算出的BETA值（孔板的開(kāi)孔與孔板直徑的比值），選用BETA值不同的多塊孔板進(jìn)行配置，這里我們暫按照A、B、C、D四塊孔板配置。得到如下表格：
這樣四塊孔板就包含了3~110×104Nm3/h流量范圍內(nèi)的所有值，然后正常情況下，一路配置較大的兩塊孔板C、D，另一路配置較小的兩塊孔板A、B，通過(guò)切換計(jì)量回路上的電動(dòng)閥門來(lái)對(duì)較大較小流量進(jìn)行選擇性計(jì)量，以減少單路孔板閥頻繁更換孔板的次數(shù)。當(dāng)然，如果當(dāng)前正在使用的一路計(jì)量出現(xiàn)故障，另一路亦可作為備用路進(jìn)行計(jì)量。
煤層氣流量范圍的變化不可能時(shí)刻都有較大波動(dòng)，所以不用擔(dān)心更換孔板和切換計(jì)量回路的次數(shù)過(guò)于頻繁。如果整個(gè)流量范圍的變化不大，*可以采用2塊孔板來(lái)代替4塊，這樣就更加方便了計(jì)量。
孔板閥相對(duì)來(lái)說(shuō)更適合壓力較低的情況下使用，因?yàn)榭装彘y的重點(diǎn)就是在線更換孔板功能，氣密性就成了zui重要的問(wèn)題。所以在高壓的情況下，在線更換的安全問(wèn)題就顯得更加重要，在高壓下進(jìn)口設(shè)備整體來(lái)說(shuō)要優(yōu)于國(guó)產(chǎn)設(shè)備，但進(jìn)口孔板閥的價(jià)格同超聲流量計(jì)相差無(wú)幾，因此在高壓情況下依然推薦使用超聲計(jì)量的方式。
4、結(jié)束語(yǔ)
隨著計(jì)量技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)量的各種技術(shù)已經(jīng)十分成熟，因此在滿足精度及質(zhì)量要求的前提下，價(jià)格和更好的適應(yīng)惡劣工況成為計(jì)量選型的關(guān)鍵。目前大型工程中選用的計(jì)量裝置更多為進(jìn)口產(chǎn)品，真心希望國(guó)產(chǎn)計(jì)量設(shè)備能夠更快更好的發(fā)展