天然气干燥器之设备管理-附属设备

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天然气干燥器之设备管理-附属设备的介绍:

6 .1.8附附属设备
加气站计量的核心设备质量流量计。加气站系统安全状况,通常需要通过压力和温度 进行直观监测,所用监测设备常见的有压力表、压力传感器、温度传感器。

1.质量流量计
流量计是加气站计算加气量的关键部件。目前加气站中用于测量天然气的流量仪表种 类很多,常用的主要有质量流量计、差压式流量计、容积式流量计、速度式流量计等,但 目前国内使用最多的是质量流量计。

(1)工作原理
科里奥利质量流量计(Coriohs Mass Flowmeter,以下简称CMF)一是利用流体在直线运 动的同时处于一旋转系中,产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质 量流量仪表。
CMF结构由传感器(见图6一12)和变送器两部分组成。(天然气干燥器的吸附过程是什么?)
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传感器由传感管、电磁振荡器、信号拾取器及温度传感器组成。 当流体流过以某一角速度旋转的管子时,U形管的前端的振幅变大,产生加速度,而阻止其增加的反方向加速度产生,流体质量点会产生管子变位的科里奥利力。
Fc=-2mwu

科里奥利力Fc与质点运动的速度矢量值(u)、角速度矢量值(w)和质量(m)的 乘积成比例。即科里奥利力产生的位移量与流体质量成正比。(天然气干燥器第一次开机如何进行置换)

管子两侧因科氏力F而使管子产生扭转,扭矩M=F1r1+F2r2,当管内流体质量为m,管 的角速度为ω,流体在管内的流速为ν时:F=F1=F2=2mων。因r=r1=r2,则M=2Fr=4mω,当管长为L,时间为t时,质量流量Qm=m/t,流速ν=L/t,则M=4ωrQmL。管子具有金属性,因刚性而反弹,当刚度为Ks,扭角为θ时,管子的反弹矩为:T=Ksθ,T=M,则Qm=(Ks/4ωrL)/θ

(2)优点
①CMF直接测量质量流量,有很高的测量精确度。
②可测量流体范围广泛,包括高豁度液的各种液体、含有固形物的浆液液体、有足够 密度的中高压气体。
③测量管的振动幅小,可视作非活动件,测量管路内无阻碍件和活动件。
④对迎流流速分布不敏感,因而无上下游直管段要求。
⑤测量值对流体勃度不敏感,流体密度变化对测量值的影响微小。
⑥可作多参数测量,如同期测量密度,并由此派生出测量溶液中溶质所含的浓度。(然气干燥器外形尺寸是多少)

(3)缺点
①CMF零点不稳定,影响精确度的进一步提高。
②CMF不能用于测量低密度介质如低压气体;液体中含气量超过某一限值(按型号 而异)会显著影响测量值。
③CMF对外界振动干扰较为敏感,为防止管道振动影响,大部分型号CMF的流量传 感器安装固定要求较高。
④不能用于较大管径,目前尚局限于巧omm(Zoomm)以下。
⑤测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精确度,尤其对薄壁管测量管的CMF 更为显著。
⑥力损失较大,与容积式仪表相当,有些型号cMF甚至比容积式仪表大100%。
⑦大部分型号CMF重量和体积较大。(燃气过滤器)
⑧价格昂贵

(4)零值调整
质量流量计正确计量的关键在于具有正确的零点值,所以,在初次使用时,一般应在 充满工作介质的条件下设置零点。同时,流量计长期工作后,可能造成流量计零点漂移, 从而导致计量准确度下降,此时,也需要进行流量计零点调整。
采用不带变送器连接方式的流量计,可以由加气机电脑头通过MODBUS相关命令, 直接进行零点调整。
采用带变送器连接方式的流量计,只能通过流量计厂商提供的专用软件,通过另外的 通讯连接,来实现零点调整功能。   (PLC自动煤层气脱水装置)

(5)计量准确性检定
在国内,天然气流量计技术检定机构的标准流量计量器具由国家授权的专业计量站完 成。专业计量站有国家原油大流量计量站及其成都和重庆天然气流量分站三个。
国家原油大流量计量站位于大庆,主要是原油计量,在天然气流量方面有一套车载式 临界流文丘利喷嘴标准装置,工作压力为1 .6MPa,工况流量范围为1.2一4300m3/h。授权 范围是全国。成都天然气流量分站授权范围是全国,重庆天然气流量分站授权范围是重庆 和贵州。

①LNG加气机流量计的检定
LNG加气机流量计尚无国家检定规程及国家标准,技术机构无依据对其开展检定工 作。目前生产厂家或使用方多采用质量法对加气机进行自行检定。即使用电子天平进行标 准质量的测量,检验次数不少于3次,记录LNG加气机显示的加人LNG储气瓶的质量流 量示值,与电子天平称量的充人LNG储气瓶的净质量值进行直接比对,以得到LNG加气 机计量准确度的结果。(天然气干燥器的吸附和再生流程简述)

LNG加气机的计量检定工作一般在现场进行,质量法中的电子天平容易受到LNG加 气站现场环境因素影响,造成检定准确度的大幅下降,电子天平的运输也不方便。同时, 质量法所称量的LNG在检定完成后不允许现场排放,否则将造成安全隐患;LNG的现场 回收难度大,不回收又会造成极大浪费。

②CNG加气机流量计的检定
根据GB一2012《压缩天然气加气机检定规程》,CNG加气机常用的检定方法有质 量法和标准表法。
CNG加气机质量法检定与LNG加气机质量法检定原理相同,都是测量同时通过加气 机的气体质量与标准容器的气体质量,进行直接比对,以得到加气机计量准确度的结果。 质量法多为加气机生产厂家采用。

CNG加气机标准表法检定利用流体力学连续性原理,将标准流量仪表和被检流量仪表 串联在同一管径的管道上,使流体在相同时间间隔内连续通过标准流量仪表和被检流量仪 表,由标准流量仪表给出标准流量值,与被检流量仪表输出的流量值比较,确定被检流量 仪表的技术指标。标准表法检定的示意图见图6一13。(标准站天然气脱水装置)
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标准表法可以给出更宽的流量范围,特别适合于现场对流量仪表及装置的检定。标准 表装置是标准表检定法的关键所在,直接关系到检定的结果,标准装置的结构示意图见图 6一14。

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国内一般使用笔记本电脑作为显示和记录装置。

2.压力表

工作原理:压力表通常是机械式表,通过表内的敏感元件(波登管、膜盒、波纹管)的弹性形变,再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针,引起指针转动来显示压力。

3.温度传感器

温度传感器是开发最早,应用最广泛的一类传感器。在加气站的自动化控制系统中,常要用温度传感器来监视和控制生产过程,使设备工作在正常状态。目前常用的温度传感器有四种主要类型:热电偶式温度传感器[见图6-15(a)与(b)]、热敏电阻、电阻温度检测器和IC温度传感器。加气站的温度传感器主要采用热电偶类,以下单独对热电偶类的传感器进行介绍。(油田天然气分离调压撬)

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热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接 测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电 气仪表转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因 不同需要而极不相同,但是它们的基本结构却大致相同, 通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成, 通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。 4.压力传感器

压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用 的一种传感器,并广泛应用于各种工业自控环境,是电 气自动化控制的关键部件之一。力学传感器的种类繁多, 如电阻应变片压力传感器(如图6一16)、半导体应变 片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、 电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度 传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它 具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。我 们加气站目前使用的是压阻式压力传感器。(天然气过滤器)

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下面我们主要介绍这类传感器。

原理及应用:压阻式压力传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的 传感器。压阻式传感器常用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量 (如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度)的测量和控制。

压阻效应:当力作用于硅晶体时,晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一 个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化,扰动了载流子纵向和横向的平均量,从而使 硅的电阻率发生变化。这种变化随晶体的取向不同而异,因此硅的压阻效应与晶体的取向 有关。硅的压阻效应不同于金属应变计,前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变 化,后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化(应变),而且前者的灵敏度比后者大 50一100倍。(油田井口天然气干燥器)

结构:压阻式压力传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯 片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内,引出电极引线。压阻式压力传感器又称为固 态压力传感器,它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力,而是直接通过 硅膜片感受被测压力的。硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔,另一面是与大气连通 的低压腔。硅膜片一般设计成周边固支的圆形,直径与厚度比约为20一60。在圆形硅膜片 (N型)定域扩散4条P杂质电阻条,并接成全桥,其中两条位于压应力区,另两条处于 拉应力区,相对于膜片中心对称。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上扩 散制作电阻条,两条受拉应力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥。

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