一、现象
重庆某天然气净化厂入口原料气(原井气)采用 T型阿牛巴配多参数变送器测量。常用压力 8MPa,常用温度与大气温度相同。由于原料气来自多口气井,而不同的气井产出的气体组分差异很大,所以混合气组分也变化较大。组分的变化引起平均密度变化,最后使得测量准确度降低。
更麻烦的是在冬季,因为原料气在进厂之前只经过粗处理,气体中夹带的微量凝析油在冬季呈液态,清洗干净的检测杆用不了几天,检测杆上的正端取压槽和负端取压孔就会被焦油状的凝析油堵死,以致无法测量。
二、分析
提问者所述的实例中,T型阿牛巴用不好,并非阿牛巴本身存在问题,而是该测量点流体的特殊性不适合用阿牛巴流量计测量。
该测量点被测介质的特点是:
①组分经常变化,引起流量计安装处被测气体密度变化,而阿牛巴流量计属差压式流量计,其测量精确度与流体密度密切相关;
②气体在冬季有凝析油析出,堵塞取压槽(孔)。
三、解决方法
(1)天然气常用流量计选型指南
本实例所讨论的问题是流量计的合理选型问题。在GB/T18603-2001《天然气计量系统技术要求》中,提供了一个天然气常用流量计选型指南,如表2.24所列。
(2)关于流量计选型的讨论
在表2.24所列的选型指南中,旋转式容积流量计主要是气体腰轮流量计,现在已经很少使用,因为易卡,而且只在小管径测量点才会用。其余的就是涡轮流量计、涡街流量计、超声流量计和孔板流量计4种。若流体为供给最终用户的天然气,这4种流量计都能工作得很好,因为流体既洁净组分又稳定。但在本例中,由于流体既不洁净,组分又有很大波动,这就为流量计选型带来困难。
① 孔板流量计
本实例中的介质不适合用孔板流量计等各种差压流量计测量。因为组分变化必然引起标准状态介质密度的变化,进而使得工况条件下的流体密度P1难以确定。孔板流量计中流体密度与流量之间的关系如下列式中所示。
在天然气关口表的选型中,常常选用孔板流量计,而流量计安装处的天然气组分也会有些许变化。但是有关标准规定,应配备气体成分分析仪并对气体组分变化引起的误差进行自动补偿。由于成分分析仪(一般为工业气相色谱仪)价格昂贵,不适合本实例中的测量对象。
②涡街流量计
夏季由于流量计安装处的介质温度较高,气体中不会析出凝析油,涡街流量计肯定能使用得很好。但是冬季凝析油多的时候,焦油状的凝析油粘附在旋涡发生体上,如果管道中再有灰尘或颗粒状物体流过测量管,很容易在旋涡发生体的迎流面堆积,使仪表的流量系数变化。
③超声流量计
表2.24中所列的超声流量计,一般为带测量管段的插入式多声道流量计,精确度能达到0.5级,多用在门站作关口表使用。价格很高,而且冬令季节流体中的凝析油容易将超声流量计的换能器污染,使信噪比变差,影响测量,显然也不适合本实例中的测量对象。
④涡轮流量计
气体涡轮流量计的优点是结构简单,安装方便;外形尺寸相对较小;精确度高;重复性好;范围度宽可达到15:1到25:1,在高压输气的情况下,范围度还可增大;其输出为脉冲频率信号,因此在同可编程流量显示表配用时,容易得到较小的系统不确定度。近几年来,国内已有不少仪表厂生产这种仪表,并在油气田推广应用。
其不足之处是涡轮高速转动,轴承与轴之间机械摩擦,寿命不是很长,因此应注意润滑,可利用制造厂所提供的润滑手段,定期补给润滑油。
另外,高速流动的气体中如果含有较大的固体颗粒,很容易将涡轮叶片打坏,因此,涡轮流量计前的管道上应加装过滤器。
仪表投运步骤:如果计量回路装有旁通阀,应先开足旁通阀,然后开足上游切断阀,再缓慢开启下游切断阀,最后缓慢关闭旁通阀。如果计量回路没有安装旁通阀,则应先开足上游切断阀,然后缓慢开启下游切断阀,防止涡轮受高速气流冲击而损坏。
本实例中的凝析油等对其他原理的流量计产生的是不利影响,而对涡轮流量计来说,产生的是有利影响,因为微量的凝析油有利于轴承与轴的润滑,所以冬季不需另外注油。