介绍即将颁布的新国家标准《城镇人工煤气主管道流量测量第1部分:采用标准孔板节流装置的方法》的主要技术内容,以及贯彻该标准的必要手段。
1 煤气计量的现状
我国煤气(即城镇人工煤气)的年产量逐年增长,在各大城市中煤气的供气量几乎与天然气相当,全国最大的上海煤气公司每天需求量达800万nm3,北京、沈阳、天津等大用户每天的用气量也都在百万nm3以上,而且总的趋势是煤气正在中、小城市普及。正因如此,与供需双方相关的煤气计量问题越来越引起人们的关注。
用于贸易结算的城市煤气流量面广量大,其测量准确度直接影响到供需双方十分可观的经济利益。
目前,煤气的流量测量中普遍存在脏、湿度高的问题,尤其是各厂净化设备很差,即使新建厂的净化设备好,产出的煤气相对于老厂要干净得多,但与天然气、蒸汽比较还属于劣等介质;压力低,一般输气压力为(30～60)kpa;流速低,一般在(1.5～6)m/s;测量的雷诺数低;管径大,通常为(300～1500)mm,从而给流量测量带来了困难。
煤气流量量值是以体积来结算的,在检测过程必须对其温度、压力、湿度、组分等加以补偿修正,但至今没有一个统一的计算公式。
目前在输配煤气流量测量中,从焦化厂出来的多数采用节流件为孔板的差压式流量计以及罗茨流量计(dn<400mm)。虽然煤气计量工作者也在试着用一些其它新型流量计,但基本上以节流件为孔板的标准节流装置为主。在实际应用中,煤气中的焦油、灰分,不仅污染节流件,还积聚在管壁上,给测量结果带来很大的误差,为此必须采取措施,建立合理的计量系统和维护方法。
由此可见,制定全国统一的煤气标准,以实现测量量值的科学、合理、公正,不仅是现有煤气行业急待解决的问题,也是深化改革、改进企业管理的迫切需要。
2 《城镇人工煤气主管道流量测量第1部分:采用标准孔板节流装置的方法》简介
2.1 任务来源
本标准是1997年4月由国家质量技术监督局下达的制定任务,技术归口单位为全国工业过程测量和控制标准化技术委员会(tc124),负责起草单位有上海工业自动化仪表研究所、中国计量科学研究院、上海市煤气公司、北京博思达仪器仪表有限公司。
2.2 内容及说明
在我国现有城市主管网煤气流量测量中,大量使用了节流件为标准孔板的节流装置配以差压变送器及显示设备组成的差压式流量计,在应用中达不到上述国家标准和国家检定规程的要求。本标准将提供以多管并联和可换孔板节流装置组成测量系统的方法和设计规范,以解决目前在煤气测量中存在的问题。
本标准中的节流装置的主要技术要求等同于国际标准iso5167及gb/t2624-93。本标准共9章,7个附录,其主要内容如下:
第5章“测量系统的构成和技术要求”,给出了测量系统示意图与节流装置及其测量管道与管件铺设图及技术要求。
测量系统示意图如图1所示。它由多管并联节流装置及其测量管道与管件,差压信号管路,差压变送器、温度变送器、压力变送器及流量显示装置构成。
节流装置及其测量管道与管件的铺设(及单管说明)见图2,图中虚线框中为节流装置,包括孔板、取压装置和前后测量管。针对现场场地的具体情况也可采用诸如一体化节流装置的并联方案。
第6章“测量系统的安装要求”提出了节流装置及其管路管件安装的部位,以及节流装置和管路管件的安装。节流装置一般应设置在主管道输气管道上方,由汇管与其连接,节流装置采用多管并联形式,分为双管(y型)、三管及四管并联三种。
第7章“煤气的物理性质及计算公式”给出了煤气密度、粘度、等熵指数的计算公式。
关于密度测量的要点如下:
(1)煤气密度的确定对测量准确度有重大的影响,由流量计算式可见密度与差压处于同等重要地位,如果密度值测不准,即使差压测量为高精度,测量结果的精度也不会高。又由于煤气的密度涉及湿度,因而密度测量很复杂。煤气在净化过程中都经过洗涤,煤气中所含水蒸汽呈饱和状态,即相对湿度为100%。但是煤气在输配过程中,由于压力、温度的变化有时呈不饱和状态,不但各煤气厂情况不同,即使同一煤气厂由于环境气温的变化煤气中湿度的饱和情况都不一样。本标准规定,一般湿度按相对湿度100%计算,其余情况只能按各计量点当时条件而定,不作硬性规定。
(2)煤气密度的测量方法规定为:
a)不用在线气体密度计测量:由于煤气脏污,目前尚没有适用的在线气体密度计;
b)用离线方法测量,推荐用gb12207中规定的仪器测量;
c)由介质组份、压力和温度间接计算密度,这是最通用的方法,可由智能流量显示装置来完成;
d)由表查得。
在7个附录中,附录a为煤气流量换算公式;附录b为差压式流量计示值修正公式;附录c为设计计算例题。这些都是标准的附录,其中附录c给出高炉煤气的计算实例,而其余附录都是提示的附录。
3 为贯彻标准提供可靠的手段
计算软件的规范化是微机在流量测量中广泛应用中新出现的一个问题。检测仪表的信号经计算最终获得流量信号,如果这个环节不规范化,则仪表的规范化是不完整的。而且,随着技术进步的深入,今后它可能在仪表特性的各方面发挥更大作用,届时是影响仪表性能的一个重要因素。因此,如何进行规范化工作,应着手进行探讨。
为了贯彻新国标,北京博思达仪器仪表有限公司于99年编制了《城镇人工煤气主管道流量测量节流装置设计计算软件》,并将与标准一起颁布发行。该软件适用于win95/98环境,具有良好的人机界面,计算结果准确、可靠,对贯彻标准将起到了积极的作用,是贯彻标准的可靠手段。
我们期待着新标准早日与大家见面,解除煤气行业的计量困扰。
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