旋进旋涡流量计取压方式对检定结果的影响及改进措施

李高峰 王宏伟 朱梅松 刘灿 靳小苹

1.中国石化胜利油田分公司技术检测中心流量检定站 2.西南石油大学

旋进旋涡流量计取压方式对检定结果的影响及改进措施

李高峰1王宏伟1朱梅松2刘灿1靳小苹1

1.中国石化胜利油田分公司技术检测中心流量检定站 2.西南石油大学

为了了解表体取压孔取压和管道取压孔取压两种取压方式对旋进旋涡流量计检定结果的影响，比较了不同口径、不同生产厂家的旋进旋涡流量计在两种取压方式下的流量计相对误差，分析了不同流量点下的误差关系。结果表明：①旋进旋涡流量计型号一定的情况下，用表体取压孔取压方式检定流量计时流量计的线性度较好，用管道取压孔取压方式检定流量计时流量计的线性度较差；②流量测点相同的情况下，表体取压孔取压检定方式的流量计误差较小，管道取压孔取压检定方式的流量计误差较大；③两种取压方式引起的误差随着流量的增大而逐渐增大，在流量为2 900 m3／h时两者相差近6.2%，远远超出了流量计的准确度等级，因此，在旋进旋涡流量计的检定过程中，应避免在流量计表体取压孔以外的地方取压进行检定。同时还提出了避免旋进旋涡流量计取压孔堵塞的改进措施：改进流量计结构、安装过滤装置、涂抹润滑油和设置取压无效报警。

旋进旋涡流量计 取压孔 堵塞 检定 流量 误差 改井措施

随着我国天然气工业的发展，旋进旋涡流量计作为一种高精度的气体流量计量仪表，被越来越广泛地应用于天然气计量［1］。在旋进旋涡流量计的使用过程中，为了保证其计量的准确性和可靠性，必须按照检定规程对其进行检定（检定周期一般为2年）［2］，检定时要从表体取压孔取压进行补偿计算。但在实际生产计量中往往由于所计量的天然气成分不纯，通常会夹杂一些杂质（如油污、沙砾等），容易造成流量计取压孔的堵塞和腐蚀，致使检定过程中取压工作无法正常进行，因此，有的检定员就直接从管道取压孔取压或不取压，这到底对流量计的检定结果有没有影响？笔者利用试验的方法，比较了在流量计表体取压孔取压和管道取压孔取压两种取压方式下的旋进旋涡流量计检定试验数据，确定了流量计在两种取压方式下的计量误差，为旋进旋涡流量计的检定工作提供了参考。

1 流量计工作原理及数据处理

1.1 旋进旋涡流量计的工作原理

图1为旋进旋涡流量计的结构图。当流体通过由螺旋形叶片组成的旋涡发生器后，流体被迫绕着发生器剧烈旋转，形成旋涡。当流体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象［3－4］。该进动频率与流量大小成正比，不受流体的物理性质及密度的影响。检测元件测得流体二次旋转进动频率，通过计算就可得到流量值，且所测流量值能在较宽的范围内获得良好的线性度。流量计算式为［5］：

式中qv为体积流量，m3／s；f为旋涡频率，Hz；K为流量仪表系数，m－3。

图1 旋进旋涡流量计的结构图

旋进旋涡流量计检定过程中使用的取压孔在表体的下部或侧部。为了弄清楚取压方式对流量计检定准确度的影响，分别在流量计表体取压孔取压和管道取压孔取压两种取压方式下进行了流量计检定试验。

1.2 试验数据处理

试验采用的标准装置为负压法临界流音速喷嘴法气体流量标准装置，其准确度等级为0.3级，可以满足一般准确度等级为1.5级的天然气流量计的检定要求，检定依据为JJG 198—1994速度式流量计检定规程。试验以不同厂家、不同口径的旋进旋涡流量计为例，对采用表体取压孔取压和管道取压孔取压方式下不同流量点的流量计误差进行比较。

以使用广泛的LUYBⅡ31—DN100B旋进旋涡流量计为例，系统运行时间为60 s，标准装置的滞止平均温度为28.9℃，空间平均湿度为30%，流量计的平均温度为28.3℃，在表体取压孔取压和管道取压孔取压的流量计检定试验数据分别如表1、2所示。

表1 LUYBⅡ31—DN100B旋进旋涡流量计表体取压孔取压的检定试验数据表

表2 LUYBⅡ31—DN100B旋进旋涡流量计流量计管道取压孔取压的检定试验数据表

由表1、2得到LUYBⅡ31—DN100B旋进旋涡流量计在两种取压方式下的流量计相对误差曲线如图2所示。

以某公司生产的TDS200BT旋进旋涡流量计为例，系统运行时间为60 s，标准装置的滞止平均温度为29.7℃，空间平均湿度为42%，流量计的平均温度为29.3℃，在表体取压孔取压和管道取压孔取压的流量计检定试验数据分别如表3、4所示。两种取压方式下的流量计相对误差曲线如图3所示。

图2 LUYBⅡ31—DN100B旋进旋涡流量计在两种取压方式下的流量计相对误差曲线图

表3 TDS200BT旋进旋涡流量计表体取压孔取压的检定试验数据表

表4 TDS200BT旋进旋涡流量计流量计管道取压孔取压的检定试验数据表

表1～4中的仪表系数计算方法参见JJG 198—1994速度式流量计检定规程。流量计相对误差的计算公式为［5］：

式中E为流量计相对误差，%；Ki为检定过程中计算得出的仪表系数，m－3；K0为原始状态的仪表系数，m－3。

图3 TDS200BT旋进旋涡流量计在两种取压方式下的流量计相对误差曲线图

2 取压方式的影响分析

从以上数据表和曲线图中可以看出：旋进旋涡流量计型号一定的情况下，用表体取压孔取压方式检定流量计时流量计的线性度较好，用管道取压孔取压方式检定流量计时流量计的线性度较差；流量测点相同的情况下，表体取压孔取压检定方式的流量计误差较小，管道取压孔取压检定方式的流量计误差较大；两种取压方式引起的误差随着流量的增大而逐渐增大，在流量为2 900 m3／h时两者相差近6.2%，远远超出了流量计的准确度等级。所以，在旋进旋涡流量计的检定过程中，应避免在流量计表体取压孔以外的地方取压进行检定。

3 流量计使用改进措施

综上所述，旋进旋涡流量计在检定过程中，管道取压孔取压方式对流量计检定结果的影响较大。为了保证旋进旋涡流量计检定工作的准确性、科学性和公正性，避免由于流量计表体取压孔堵塞而导致检定员在管道取压孔取压对流量计进行检定，提出以下改进措施。

1）建议旋进旋涡流量计生产厂家在不影响流量计性能的前提下，适当改进流量计的结构，比如可以提高取压孔的位置，避免其被杂物堵塞。

2）用户在使用现场可在旋进旋涡流量计前端安装过滤装置，将杂物滤除掉。

3）旋进旋涡流量计出厂时将取压孔外部螺丝涂抹润滑油，同时将取压孔内部用橡皮塞堵上，防止杂物堵塞和取压孔生锈。

4）旋进旋涡流量计检定过程中，如果点流量变化较大，而流量计压力变化不明显时，检定系统应设置取压无效报警，以提示检定人员采取相应补救措施。

［1］宋艾玲，梁光川.天然气流量计量现状与发展［J］.石油工业技术监督，2006，22（3）：20－23.

［2］中华人民共和国国家质量技术监督局.JJG 198—1994速度式流量计检定规程［S］.北京：中国计量出版社，1994.

［3］胡艳峰，申宏，王岱林.旋进旋涡流量计计量误差分析［J］.工业计量，2005，15（3）：33－34.

［4］李军，王秀英.旋进旋涡流量计检定方式和计量特性的研究［J］.石油工业技术监督，2010，26（3）：27－29.

［5］费业泰.误差理论与数据处理［M］.5版.北京：机械工业出版社，2005.

Impact of the pressure measurement methods of a swirlmeter on its calibration results and the improvement measures

Li Gaofeng1，Wang Hongwei1，Zhu Meisong2，Liu Chan1，Jin Xiaoping1
（1.Flow Rate Measurement and Test Station，Inspection Technology Center，Shengli Oilfield Company，Sinopec，Dongying，Shandong 257000，China；2.Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 31，ISSUE 11，pp.100－102，11／25／2011.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

In order to know how the pressure measurement methods through the bores of a meter body and the adjacent piping respectively affect the calibration results of a swirlmeter，this paper compares the relative errors of the swirlmeters with different diameters and different types（made by different manufacturers）under the above said two pressure measurement methods.A comparative analysis of the relative error curves show that（1）under the same condition of a certain type of swirlmeters，the flow meter with the pressure measurement through the meter body bores has a higher linearity than that through the adjacent piping bores；（2）under the same flow measurement point，again，the former one achieves smaller errors than the latter one；（3）the errors resulting from the said two pressure measurement methods increase with the rising flow rates，and the relative error between them is even up to 6.2% when the flow rate is 2900 m3／h，which is far more deviated from the accuracy level of a swirlmeter.Thus，in the calibration process of a swirlmeter，the pressure measurement should be ensured to be through no other than the meter body bores.In addition，the improvement measures are put forward to prevent the clogging of the meter body bores：to improve the structure in the manufacturing of swirlmeters；to install a filter in the front of swirlmeters；to smear lubricant oil on the bolts around the bores；and to add an alarm system of failures in pressure measurement.

swirlmeter，pressure measurement through a hole，choke，calibration，flow rate，error

李高峰等.旋进旋涡流量计取压方式对检定结果的影响及改进措施.天然气工业，2011，31（11）：100－102.

10.3787／j.issn.1000－0976.2011.11.025

李高峰，1983年生，助理工程师，硕士；主要从事流量计检定方面的研究工作。地址：（257000）山东省东营市济宁路64号。电话：15005466921。E－mail：coollgf＠163.com

（修改回稿日期 2011－09－20 编辑 何 明）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2011.11.025

Li Gaofeng，assistant engineer，born in 1983，holds an M.Sc.degree and is mainly engaged in research of flow measurement and test.

Add：No.64，Jining Rd.，Dongying，Shandong 257000，P.R.China

Mobile：＋86－15005466921 E－mail：coollgf＠163.com