天然气超声流量计量系统介绍PPT幻灯片
天然气计量系统精度的改善与提高
郭绪民中国石油西南油气田分公司(成都610213)
段继芹
何敏中国石油工业天然气流量计量站(成都610215)天然气计量系统精度的
改善与提高
摘要在天然气现场存在许多影响贸易结算精度的因素。这些影响并非依照计量标准的需求能予以控制,如:气质条件或安装情况的影响。于是一些新型流量计(如超声流量计)便应运而生并已在标定站进行了检测。通过中国石油工业天然气流量计量站天然气实流测试与现场应用,证明超声流量计计量准确度可优于0.5%,具有准确度高、重复性好、量程比宽、抗干扰能力较强、维修量小,可测双向流等特点。主题词临界流文丘利喷嘴实流测试超声流量计现场应用AbstractOnthesiteofnaturalgastrading,manyfactorsmayinfluencetheprecisionofsettlement.Thesefactorssuchasgasqualityandinstallationareoftenbeyondthecontroloftherequirementsofmeteringcalibration.Somenewtypeflowmeterslikeultrasonicflowmetershavebeentestedatverificationstationsandusedatmeteringstations.Ithasbeenprovedthattheaccuracyofmeasurementofultrasonicflowmetersishigherthan0.5%,withsuchstrongpointsashighaccuracy,goodrepetitivity,broadrangeratio,strongantiinterference,smallamountofmaintenance,andmeasurementoftwowayflow.SubjectHeadingsVenturinozzleforcriticalflow,Actualflowtest,Ultrasonicflowmeter,Fieldapplication
天然气自动计量组成原理
天然气自动计量组成原理
1.计量系统：
计量系统是指整个天然气自动计量的集成系统，由以下几个部分组成：
(1)流量传感器：用于测量天然气的流量。常见的流量传感器有差压流量计、超声波流量计和涡轮流量计等。流量传感器将流经管道的天然气转化为电信号，并传输给计量设备进行数据处理。
(2)温度传感器：用于测量天然气的温度。温度传感器通常安装在流量传感器的进口处，测量进口天然气的温度，并将数据传输给计量设备。
(3)压力传感器：用于测量天然气的压力。压力传感器通常安装在流量传感器的进口和出口处，测量天然气的进口和出口压力，并将数据传输给计量设备。
(4)流量计算器：用于根据流量传感器、温度传感器和压力传感器测量到的数据，计算天然气的实时流量，并进行数据处理和存储。
(5)数据采集与处理设备：负责采集流量计算器的数据，并进行处理、存储和传输。数据采集与处理设备通常包括数据采集模块、处理单元和通信模块等。
(6)信号输出设备：用于将计量结果输出为标准化的电信号，以便进行显示和传输。
2.计量仪表：
计量仪表是计量系统中的关键部分，主要包括以下几种类型： (1)差压流量计：利用流经差压流量计的天然气流动产生的差压来测量天然气的流量。差压流量计根据孔板、喷嘴、或ifice等构成，通过测量进口和出口的差压，计算天然气的流量。
(2)超声波流量计：利用超声波在流体中的传播速度与流体速度成正比的原理，通过测量超声波通过天然气的时间来计算天然气的流量。超声波流量计通常有单通道和双通道两种类型，分别用于测量单相和多相流体。
(3)涡轮流量计：利用涡轮在天然气流动中的转速来测量天然气的流量。涡轮流量计通过测量涡轮的转速，并与涡轮的特性曲线相匹配，从而计算天然气的流量。
总的来说，天然气自动计量的主要原理是通过合理的计量系统和计量仪表，利用流量、温度和压力等参数来测量天然气的流量，实现对天然气的实时计量。通过这种方式，可以准确地监测天然气的使用量，提高天然气资源的利用效率。
超声波燃气表原理
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超声波燃气表是根据声波在不同介质中传播速度的不同原理设计的，可广泛用于工业流体的流量测量。其核心部分是一根测量管，它的结构及工作原理与一般流体流量计完全相同，但在内部还有一个换能器。
超声波燃气表是一种新型仪表，它采用一对声波发生器产生声波，声波从测量管发出后，经换能器转换成电信号并经放大、A/D转换、频率变换后送入微处理器进行处理，根据发出信号与回波信号的时间差（或频率差）来测量流量。由于超声波在介质中传播时的速度与声的传播速度相近，因此超声波在介质中的传播速度只与声的频率有关。而声波在介质中传播时所受的阻力则是一重要参数。根据这个原理，超声波燃气表就是利用了这些特点设计而成的。
超声波燃气表工作时，当声音发出后，通过换能器转换成电信号，并经放大、A/D转换、频率变换后送入微处理器进行处理，同时将处理后的信号输出到显示器上显示流量和累计流量等信息。最后由CPU进行逻辑运算后发出控制信号，控制电机使膜片产生振动而推动转轮转动而完成流量测量。
气体超声波流量计原理
气体超声波流量计原理
时间差法是利用超声波在流速为V的气体中的正方向和逆方向两次传播所需的时间差来计算气体流速。设超声波由传感器A发射，经过传感器B接收，传输时间为t1；超声波由传感器B发射，经过传感器A接收，传输时间为t2；则气体流速的计算公式为：
V=(L1+L2)/(t1+t2)
其中L1为传感器A、B所在管道之间的距离，L2为超声波传播的出入口距离。
频率差法是利用超声波在流速为V的气体中传播时，频率发生变化的原理来计算气体流速。设超声波频率为f0，经过流体后的频率为f1；则气体流速的计算公式为：
V=Δf/K
其中Δf=f0-f1为频率变化量，K为超声波传播距离。
传感器是气体超声波流量计的核心部分，它负责超声波的发射和接收。传感器一般由2对或4对超声晶体片构成，分别用于发射和接收超声波信号。发射超声波时，晶体片产生电信号，使压电晶体片发生压力变化，产生超声波信号；接收超声波时，晶体片将超声波信号转换为电信号，通过电缆传输给信号处理器。
信号处理器对接收到的电信号进行放大、滤波、数字化等处理，以获得准确的流量值。并通过计算机算法进行流速计算，最终显示在显示器上。 显示器通常为液晶屏幕，用于显示气体流速和其他相关数据。同时，一些气体超声波流量计还具备数据记录和通讯功能，可以将测量数据传输到计算机或数据中心进行进一步分析和处理。
天然气计量系统技术要求
天然气计量系统技术要求
1. 引言
天然气计量系统是用于测量和监控天然气的流量、压力和温度等参数的设备和技术。它在天然气行业中起着至关重要的作用，影响到能源供应、安全管理和经济运行等方面。为了保证天然气计量系统的准确性、可靠性和安全性，制定一套科学合理的技术要求是必不可少的。
本文将围绕天然气计量系统技术要求展开讨论，包括仪表选择与安装、数据采集与处理、通信与远程监控等方面。
2. 仪表选择与安装
2.1 流量计
天然气计量系统中最重要的组成部分之一是流量计。流量计的选择应根据天然气管道的流速范围、精度要求和环境条件等因素来确定。常见的流量计类型有差压式流量计、涡轮式流量计和超声波流量计等。在选择时，应考虑其测量范围、测量精度、抗干扰能力以及维护保养方便程度。
2.2 压力计
天然气计量系统中的压力计主要用于测量天然气管道的压力。在选择压力计时，应考虑其测量范围、测量精度、稳定性和耐高温等特性。同时，为了保证系统的安全性，还需要考虑是否具备过压保护和防爆功能。
2.3 温度计
天然气计量系统中的温度计主要用于测量天然气的温度。在选择温度计时，应考虑其测量范围、测量精度以及对环境条件的适应性。为了保证准确性，还需要注意温度传感器的灵敏度、响应时间和抗干扰能力等因素。
2.4 安装要求
仪表安装是天然气计量系统中不可忽视的一环。在安装过程中，应根据仪表的使用要求和现场实际情况进行合理布置，并遵循相关标准和规范。同时，还需要注意防雷、防水、防爆等安全措施，确保仪表正常运行。 3. 数据采集与处理
3.1 数据采集
天然气计量系统需要对流量、压力和温度等参数进行实时采集。数据采集可以通过模拟信号输入或数字信号输入方式进行。在选择数据采集设备时，应考虑其采样率、分辨率、抗干扰能力和通信接口等因素。
3.2 数据处理
采集到的数据需要进行处理和分析，以满足不同的需求。数据处理可以包括数据滤波、校正、计算和存储等过程。为了保证数据的准确性和完整性，应选择合适的算法和方法，并建立健全的数据管理系统。
天然气流量计参数介绍
天然气流量计参数介绍
天然气流量计是一种用于测量天然气流量的仪表，是天然气工业中常用的重要设备之一。它是通过测量流体流经管道横截面上一定时间内的体积或质量来计算流速和流量的。
天然气流量计的参数介绍如下：
1. 测量范围：天然气流量计的测量范围通常表示为最小流速和最大流速之间的比例。它可以根据不同需求和不同管道尺寸进行调整和设置。
2. 测量方式：常见的天然气流量计测量方式有差压流量计、温度差流量计、涡街流量计、超声波流量计等。不同的测量方式适用于不同的应用场景和精度要求。
3. 精度等级：天然气流量计的精度等级是指其测量结果与真实值之间的偏差范围。常见的精度等级有0.5级、1.0级、1.5级等，数值越小表示精度越高。
4. 输出信号：天然气流量计的输出信号种类有电流信号、电压信号、频率信号等。这些信号可以作为控制系统的输入，用于监控和控制天然气流量。
5. 工作压力：天然气流量计所能承受的最大工作压力，通常以MPa（百万帕）为单位表示。压力等级的选择应根据实际工艺要求和管道设计压力确定。
6. 材质和密封性能：天然气流量计通常采用不锈钢或碳钢材质制成，以保证其在高压和高温环境下的耐用性。天然气流量计还需要具备良好的密封性能，以确保其测量结果的准确性和稳定性。
天然气流量计广泛应用于天然气输配、化工工艺、环保监测等领域。通过测量准确的流量数据，可以实现对天然气的精确计量和控制，提高工艺效率，保证安全运输和消费，同时降低能源浪费和环境污染的风险。
天然气流量计选型
天然气流量计选型
1. 引言
天然气作为一种重要的能源资源，在工业生产和日常生活中使用广泛。为了确保天然气的安全供应和精确计量，天然气流量计在天然气系统中起着重要作用。本文将介绍天然气流量计的选型方法和几个需要考虑的关键因素。
2. 选型方法
天然气流量计的选型是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。以下是一个基本的选型方法：
2.1 确定流量计类型
根据天然气系统的要求和实际应用场景，选择合适的流量计类型。常见的天然气流量计类型包括差压式流量计、涡街流量计、超声波流量计等。每种类型的流量计在精度、可靠性和适用范围等方面有所不同。
2.2 流量计参数选择
根据实际应用的流量范围和精度要求选择合适的流量计参数。常见的参数包括流量范围、精度等级、介质温度和压力范围等。需要注意的是，不同类型的流量计在不同的参数范围内性能表现会有所差异。
2.3 安装条件考虑
考虑流量计的安装条件，选择合适的尺寸和连接方式。流量计的尺寸和连接方式应与管道系统相匹配，确保安装牢固和泄漏可靠。
2.4 经济性评估
综合考虑流量计的价格、运维成本和可靠性等因素，进行经济性评估。选择性价比较高的流量计，以提高系统的投资回报率。
3. 关键因素分析
在进行天然气流量计选型时，需要考虑以下几个关键因素：
3.1 流量范围
根据实际应用的流量范围，选择合适的流量计。不同类型的流量计适用的流量范围有所差异，选择范围合适的流量计可以确保其在实际工作条件下的精确度和可靠性。 3.2 精度要求
根据实际应用对流量计的精度要求，选择合适的精度等级。一般来说，精度要求越高的应用，所选用的流量计成本也会越高。
3.3 介质温度和压力
考虑天然气的温度和压力范围，选择适合的流量计。不同的流量计在不同的温度和压力条件下性能表现会有所不同，需根据实际情况进行选择。
3.4 可靠性要求
根据实际应用的可靠性要求，选择具有良好可靠性的流量计。可靠性是一个重要的指标，尤其是在工业生产等要求连续运行的场景中。
天然气常用计量方式
天然气常用计量方式
1、体积计量
目前世界上常用的计量气体容积技术和方式有：
（1）孔板式流量计。在天然气工业中，孔板式流量计是最早采用的基于管内压力差的流量计。目前，这种仪表正在逐步被涡轮式流量计所取代，它具有稳定性强、价格低廉、不需要进行专门检查等特点。然而，在实际应用中，流量计的测量精度不够高，上游段的长度必须大于流量计的30倍；而在下游，管道长度必须大于流量计端口内径的7倍，而且这种流量计必须与法兰中的管路相连，容易出现泄漏现象，必须经常进行检修。
（2）涡轮流量计。这种流量计在石油和天然气工业中使用比较普遍，是一种速度型的液体测量仪器。在实际应用中，可靠性高、精度高、使用方便，具有维修方便，结构简单等特点。但它也有一些不足之处，例如在使用过程中，涡轮部分会有持续的摩擦，需要进行及时的润滑；为了防止涡轮叶片的损坏，必须在流量计的上面加装过滤器。如果管道的流速超过10m/s，这种流量计就会出现“气蚀”。这些缺陷给这种流量计的推广和开发带来了困难。
（3）超声流量计。它适用于大直径、高压力的输气管线的流量测量。使用时，不容易受到客观因素的影响，精度高，维护保养方便。与孔板式流量计、涡轮流量计相比，具有较高的数字化水平。然而，由于国内超声流量计大多采用进口，设备昂贵，而且这种流量计对直径小于100mm的管材不适合。 2、质量计量
（1）科氏质量流量计。1832年，法国的科里奥利提出了一种叫做“科氏力”的概念，在1977年由美国发明了科氏质量流量计，适用范围广、测量精度高、使用范围广、稳定性好。但是，由于科式质量流量计产品大多是国外的，其成本很高，而且在使用中对安装的要求也很高，很难适应直径大于200mm的管线。目前，这类计量装置多用于加气站、天然气井口等。
（2）热式质量计量计。这种流量计的工作原理是，当介质被加热后，其内部的温度会发生改变，并且影响它所需要的能源和流量之间的函数关系。为了保证介质温度和管路的温差，在管段内设有2个电加热设备。随着介质流速的提高，制冷效果也会增强，电加热设备的恒流也会增加。
时差法超声波流量计原理
时差法超声波流量计原理
一、引言
时差法超声波流量计是一种常用的非接触式流量计，它利用超声波的传播速度和反射原理来测量流体的流速和体积流量。该技术在石油、化工、冶金、电力等行业中得到广泛应用，本文将详细介绍时差法超声波流量计的原理。
二、超声波传播原理
超声波是指频率大于20kHz的高频声波，其传播方式与普通声音不同。普通声音是通过空气分子振动相互传递的，而超声波则是通过物质内部介质中分子振动相互传递。当超声波遇到介质边界时，会发生反射和折射现象。
三、时差法原理
1.单向测量
在单向测量中，发射器向下游方向发射超声波信号，经过液体后被接收器接收到。此时液体处于静止状态，信号从发射到接收所需时间为T1。当液体开始流动时，信号在液体中传播所需时间变为T2。由于液体的流速可以通过T1和T2之间的时间差来计算出来，因此时差法超声波流量计可以用来测量单向流动的液体的流速和体积流量。
2.双向测量
在双向测量中，发射器和接收器分别位于管道两端，发射器向上游方向发射超声波信号，经过液体后被接收器接收到。同时，发射器也会向下游方向发射超声波信号，经过液体后被另一个接收器接收到。此时液体处于静止状态，信号从发射到接收所需时间为T1。当液体开始流动时，由于上下游方向的超声波传播速度不同，信号在液体中传播所需时间变为T2和T3。由于T2和T3之间的时间差可以用来计算出液体的平均流速和体积流量。
四、应用场景
1.石油行业：时差法超声波流量计可以用来测量石油、天然气等介质的流速和体积流量。
2.化工行业：时差法超声波流量计可以用来测量各种化工介质的流速和体积流量。
3.冶金行业：时差法超声波流量计可以用来测量冶金行业中的各种液态金属的流速和体积流量。
4.电力行业：时差法超声波流量计可以用来测量各种液态介质在电力输送管道中的流速和体积流量。
五、总结
时差法超声波流量计是一种常用的非接触式流量计，它利用超声波的传播速度和反射原理来测量液体的流速和体积流量。该技术在石油、化工、冶金、电力等行业中得到广泛应用。在实际应用中，需要根据具体场景选择单向测量或双向测量，并对仪器进行校准以确保精度。
天然气流量计量系统的检定和维护
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天然气流量计量系统的检定和维护
前言
随着国家能源政策的变化和环境保护的要求，天然气的使用越来越多。国家的“西气东输”自从2003年通气后。我们华润也慢慢的加入到这个行业中来了。也正是由于西气东输第一和二期等相继实施。是我国的燃气事业得到了飞速的发展。燃气除了民用，现在也在向新的领域拓展。如学校，能源加气汽车，工厂等，面对燃气的快速发展，燃气的流量计量也尤为重要，尤其是工业用气的流量计量。因为这类用户的用气量很大，一旦出现了问题，影响非常大，燃气计量也是燃气企业发展的生命线。客服还有计量维护都是燃气行业的首站。
With the requirements of national energy policy and environmental changes, more
and more use of natural gas. The country's "natural gas" since 2003，ventilation.
Resources we are slowly added to this industry came. It is due to the first and the two
West-East, etc. have been implemented. Is the country's gas industry has been rapid
development. In addition to civilian outside gas is now also expanding into new areas.
Such as schools, energy aerated cars, factories, etc., in the face of rapid development of
gas, gas flow measurement is particularly important, especially industrial gas flow