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噪声对气体超声流量计的影响与改进
关键字:流量计,,,,,,,,,,,    日期:2017-2-4 9:39:37

 

天然气作为优质清洁的能源和化工原料,越来越被人们重视,而天然气流量计量技术也相符合得到迅速的发展。使用的气体流量计首要有孔板、涡轮流量计和超声流量计等。由于气体超声流量计在使用过程中为非接触式测量,无流动阻挠件,无压力损失,且测量精度高,因此在长输天然气管道输气场站中得到越来越广泛的应用。
气体超声流量计的劳动原理是采用传播时间差法测量天然气流量计,即利用超声波换能器相向交替收发超声波脉冲,经过检测并计算该脉冲在天然气介质中顺流和逆流的传播时间差来间接测量天然气的流速,再经过流速计算天然气的流量。因此,为了分别获得顺流和逆流的传播时间,就要求流量计的接收换能器能够正确检测到发射换能器所发出的超声波脉冲数。超声波是一种频率高于 20 kHz 的机械波,如果介质中存在噪声,且该噪声恰巧处于大于20 kHz的频段,这就或许导致换能器检测单元无法正确分辨劳动脉冲信号和噪声,进而影响流量计计量精度。长输天然气管道输气生产中,能够产生管道内噪声的噪声源首要有调压阀、节流截止阀等[1]。在输气场站计量支路的设计和安装过程中,应尽或许使噪声源远离超声流量计。
本文经过先容中石化山东天然气管道企业黄岛输气站调压阀噪声对超声流量计计量造成的干扰情况,以及对该输气站计量改造后的效果,探讨如何采纳有用的消噪办法以包管超声流量计的计量准确。
1 黄岛输气站概况及改造前计量情况
黄岛输气站始建于2007 年8 月,是山东管道企业向青岛大炼油供气的门户场站,设计压力6. 3 MPa,此刻首要向中国石化青岛炼油化工有限责任企业供气。
场站内建有 2 条计量支路,一条为超声流量计计量 ( DN150 丹尼尔) ,一条为孔板流量计计量,工艺安装均采用先计量后调压,超声流量计前后直管段长度分别为 3. 8 m 和 1. 2 m,满足了2001 年发布实施的 GB / T 18604—2001 《用气体超声流量计测量天然气流量》中限定的前 10D 后 5D的要求。计量工艺流程如图 1 所示。
实际使用中,超声流量计的计量支路流量值存在较大的波动,工况流量从 700 m3/ h 频繁跳变至 1 500 m3/ h,经过使用丹尼尔超声诊断App( Meter-Link) 对流量计实行现场诊断发现,流量计的信噪比 ( SNR) 值极差,仅为 100 ~ 200,而丹尼尔超声流量计正常计量要求信噪比不能低于500,因此严重影响计量精度。改造前超声流量计信号参数如图 2 所示。
经剖析,由于下游用户接气压力需控制在1. 0 MPa左右,而进站压力一般不低于 1. 5 MPa,在正常供气过程中,需设置调压阀,对计量支路实行调压。经过测算,现场轴流式调压阀产生的噪声约为 65 dB,而调压阀距超声流量计仅 1. 2 m,结合图 2 信噪比 ( SNR) 值,判断调压阀调压产生的噪声对超声波信号产生干扰,进而影响天然气流量计量值。
2 黄岛站改造后计量效果
为减少噪声对超声波流量计计量的影响,2013 年 7 月对黄岛输气站实行计量改造,在超声流量计后 ( 调压阀前) 加装了2 个 “T”型埋地弯头,降低调压阀调压产生的噪声对超声波脉冲信号产生的干扰。改造后工艺流程图如图 3 所示。
改造后,调压阀产生的噪声沿天然气气流逆向传播,中间分别经过2 号“T”型头和 1 号“T”型头的削弱,最后到达丹尼尔超声流量计。经过丹尼尔诊断App对效果实行验证,诊断参数如图4 所示。
对比图2 和图4 可以看出,现场工况条件根本相同 ( 即流速为 11 m/s 左右,流量为 700 m3/ h 左右) 时,图 4 中的 SNR 值为 2 800 ~3 300 ( 比图 2中的 SNR 值高 10 倍以上) ,即信号的强度远远高于噪声的强度,超声流量计可以劳动正常。由此可以判断,此次改造处置了噪声对超声流量计计量的干扰问题。
3 常用的削减噪声办法
在带有调压阀或节流截止阀的工艺现场使用超声流量计,要充分考虑降噪办法。
( 1) 由于调压阀调压 ( 节流截止阀节流) 产生的噪声向下游传播的能量要远远高于向上游传播的能量,因此应首先考虑将调压阀 ( 节流截止阀) 安装在超声流量计的下游,即先计量后调压,并确保有尽或许大的安装间距[2]。在 2014 6 月1 日发布实施的 GB / T 18604—2014 《用气体超声流量计测量天然气流量》中限定: 如果流量计厂家未提供流量计上、下游直管段长度要求和流动调整器的安装要求时,不带流动调整器的情况下,流量计上游至少需要 50D 的直管段; 带有流动调整器的情况下,流量计上游至少需要 30D 的直管段,流量计下游直管段长度至少应为 5D。
( 2) 采用本文案例中的降噪办法,即在流量计和调压阀中间加装适量的 “T”型头,使噪声在经过 “T”型弯头时产生反射,削弱其向上游传递的噪声能量,将噪声对超声波脉冲的影响降到最小。常用管道组件对噪声的衰减量如表 1 所示。
需要指出的是,当天然气中水分含量和二氧化碳含量较高时,埋地 “T”型弯头在长期使用后,会造成管内积水,二氧化碳在高压环境中溶于水,易造成管段内腐蚀,影响生产平安,因此最好能在地面以上安装,如图 5 所示。

3) 在超声流量计与调压阀 ( 节流截止阀)中间加装汇管,经过汇管的缓冲,降低噪声对超声波信号的干扰。
( 4) 更换超声流量计换能器,使换能器产生超声波信号的频率远离噪声频率段,从而幸免噪声对信号的干扰[3]。
4 结论
黄岛站计量改造前后的对比说明管道噪声对超声波流量计的计量影响重大,合理的降噪办法可有用降低噪声对计量的影响。在考虑超声波流量计的安装位置时,特别是安装在调压阀 ( 节流截止阀) 附近时,应在设计中尽量满足以下条件:①超声流量计安装在调压阀 ( 节流截止阀) 的上游; ②超声流量计与噪声源之间包管充分的安装距离; ③超声流量计与噪声源之间的管道组件数量足够多且类型合适; ④超声流量计换能器的劳动频率远离噪声源产生的噪声的频率。
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