天然氣的流量監(jiān)測

1、- 1 - / 25畢業(yè)論文 畢業(yè)論文天然氣的流量監(jiān)測 天然氣的流量監(jiān)測Ｍoniｔoｒinｇ the fｌoｗ oｆ naturａl ｇａ ｇａs摘要 摘要隨著全球環(huán)保實業(yè)的發(fā)展，天然氣的開發(fā)和利用越來越被人們所重視 隨著全球環(huán)保實業(yè)的發(fā)展，天然氣的開發(fā)和利用越來越被人們所重視.天然 天然氣作為一次清潔能源，在世界一次能源結構中的比重逐年上升。發(fā)達國家一般 氣作為一次清潔能源，在世界一次能源結構中的比重逐年上升。發(fā)達國家一般已達到 已達

2、到30% 30%～４ ～４0％,因此天然氣貿(mào)易計量所涉及的金額是巨大的，引起國際上的 因此天然氣貿(mào)易計量所涉及的金額是巨大的，引起國際上的廣泛重視 廣泛重視.為了保證天然氣生產(chǎn)及利用企業(yè)的貿(mào)易計量公正合理，維護貿(mào)易雙方 為了保證天然氣生產(chǎn)及利用企業(yè)的貿(mào)易計量公正合理，維護貿(mào)易雙方的正當權益，歐洲最早制訂了 的正當權益，歐洲最早制訂了EＮ１ Ｎ１776 776：199 199８《天然氣測量系統(tǒng)基本要求》 ８《天然氣測量系統(tǒng)基本要求》,而我

3、國起步較晚，目前這一比例還不高。我國是天然氣資源較豐富的國家之一 而我國起步較晚，目前這一比例還不高。我國是天然氣資源較豐富的國家之一，但天然氣的利用卻嚴重滯后，天然氣工業(yè)發(fā)展有著很大潛力，尤其是西氣東 ，但天然氣的利用卻嚴重滯后，天然氣工業(yè)發(fā)展有著很大潛力，尤其是西氣東輸工程的建設，必將為我國經(jīng)濟、社會很環(huán)境的協(xié)調發(fā)展產(chǎn)生強大的推動力。 輸工程的建設，必將為我國經(jīng)濟、社會很環(huán)境的協(xié)調發(fā)展產(chǎn)生強大的推動力。目前，國際天然氣貿(mào)易計量分為體

4、積計量、質量計量和能量計量三種。工業(yè)發(fā) 目前，國際天然氣貿(mào)易計量分為體積計量、質量計量和能量計量三種。工業(yè)發(fā)達國家質量計量和能量計量兩種方法都在使用。我國天然氣貿(mào)易計量是在法定 達國家質量計量和能量計量兩種方法都在使用。我國天然氣貿(mào)易計量是在法定要求的質量指標下以體積或能量的方法進行交接計量 要求的質量指標下以體積或能量的方法進行交接計量,目前基本上以體積計量為 目前基本上以體積計量為主。孔板流量計自動計量也是常見的方法有其獨到的優(yōu)勢。

5、 主?？装辶髁坑嬜詣佑嬃恳彩浅Ｒ姷姆椒ㄓ衅洫毜降膬?yōu)勢。本文主要分析了利用天然氣流體的渦街運動特性 本文主要分析了利用天然氣流體的渦街運動特性,結合強度調制光纖的傳感原理 結合強度調制光纖的傳感原理，和光纖的微彎損耗特性 ，和光纖的微彎損耗特性,設計了一種測量流體的天然氣流量檢測儀器 設計了一種測量流體的天然氣流量檢測儀器.該儀器通 該儀器通過光纖頻率檢測系統(tǒng)檢測流體流過渦街發(fā)生體產(chǎn)生的穩(wěn)定渦旋發(fā)生頻率ｆ，結 過光纖頻率檢測系統(tǒng)檢測流體流

6、過渦街發(fā)生體產(chǎn)生的穩(wěn)定渦旋發(fā)生頻率ｆ，結 合“卡門渦街 合“卡門渦街“理論計算出流體流量和穩(wěn)定渦旋發(fā)生頻率ｆ的線性關系。并介紹 理論計算出流體流量和穩(wěn)定渦旋發(fā)生頻率ｆ的線性關系。并介紹了一種光纖流量計的傳感器結構和硬、軟件部分 了一種光纖流量計的傳感器結構和硬、軟件部分,給出了相應的放大、濾波、整 給出了相應的放大、濾波、整形電路原理圖和軟件流程圖。 形電路原理圖和軟件流程圖。關鍵字：天然氣 關鍵字：天然氣 渦街流量計 渦街流量計 光纖

7、 光纖 儀表系數(shù) 儀表系數(shù) 信號處理 信號處理Abｓtract- 3 - / 25第一章 第一章 前言 前言天然氣流量計采用渦街原理制造，具有測量精度高、量程寬、功耗低、安裝方便、操作簡單、壓力損失小等優(yōu)點,可測量工況體積流量或標準體積流量（一體化智能溫度、壓力補償）,根據(jù)用戶需要，可附帶脈沖或4～2０mADC 電流輸出功能.是目前比較理想的天然氣計量儀表。 渦街流量計自上世紀 渦街流量計自上世紀7０年代投放市場以來，深受廣大用戶歡迎

8、０年代投放市場以來，深受廣大用戶歡迎,目前已廣泛應 目前已廣泛應用于石油化工、冶金、機械、輕紡、制藥等工業(yè)領域中，作為管道中液體、氣 用于石油化工、冶金、機械、輕紡、制藥等工業(yè)領域中，作為管道中液體、氣體、蒸汽的計量和工業(yè)過程控制中不可缺少的流量測量儀表。渦街流量計適用 體、蒸汽的計量和工業(yè)過程控制中不可缺少的流量測量儀表。渦街流量計適用 的管道口徑一般在 的管道口徑一般在3０0 mm mm以下，測量的精確度對于液體大致在 以下，測量的

9、精確度對于液體大致在 ～ % 5 . 0 ? % 1 ?，對于氣體在 ，對于氣體在 ~ ，重復性一般為 ，重復性一般為 ～ % 1 ? % 2 ? % 2 . 0 ? % 5 . 0 ?.渦街流量計不適用于測量低雷諾數(shù) 渦街流量計不適用于測量低雷諾數(shù)( 4 10 2 Re ? ?)流體，一般液體平均流速下限為０ 流體，一般液體平均流速下限為０.5 .5 m ／s，氣體為４～ ，氣體為４～5m 5m /s /s。市場上不同公司生產(chǎn)的產(chǎn)品具

10、有不同的特點 市場上不同公司生產(chǎn)的產(chǎn)品具有不同的特點,特別是在渦街發(fā)生體的形狀設 特別是在渦街發(fā)生體的形狀設計上，各有千秋，有梯形、長方形、 計上，各有千秋，有梯形、長方形、T形，還有多發(fā)生體等，對渦街信號的檢測 形，還有多發(fā)生體等，對渦街信號的檢測也有不同方法，采用的元件有壓電元件、熱敏元件、超聲波、電容元件等 也有不同方法，采用的元件有壓電元件、熱敏元件、超聲波、電容元件等,在渦 在渦街信號處理上為提高測量精度，也有各自獨有的一些專

11、利技術。 街信號處理上為提高測量精度，也有各自獨有的一些專利技術。1。１ 。１天然氣流量檢測儀器 天然氣流量檢測儀器研究熱點 研究熱點我國天然氣計量通常以體積表示，法定單位是立方米。我國規(guī)定天然氣流量 我國天然氣計量通常以體積表示，法定單位是立方米。我國規(guī)定天然氣流量測量的標準狀態(tài)是 測量的標準狀態(tài)是:絕對壓力為 絕對壓力為0。１ 。１0１32５MPa，溫度為 ，溫度為23。15℃.天然氣流 天然氣流量計量方法很多 量計量方法很多,可用

12、的流量儀表也很多 可用的流量儀表也很多,按工作原理大致分為：差壓式流量計、 按工作原理大致分為：差壓式流量計、容積式流量計、速度式流量計３種類型。在計量標準方面，目前世界上多數(shù)國 容積式流量計、速度式流量計３種類型。在計量標準方面，目前世界上多數(shù)國 家計量標準逐步向 家計量標準逐步向IS０５ ０５167《用孔板測量充滿圓管的流體的流量》靠攏 《用孔板測量充滿圓管的流體的流量》靠攏,我國 我國天然氣計量標準也修訂為 天然氣計量標準也修訂為

13、SＹ/T6143－1996《天然氣流量的標準孔板計量方法 《天然氣流量的標準孔板計量方法》。 》。但由于天然氣流量計量是一種間接的、多參數(shù)的、動態(tài)的、不可再現(xiàn)的測 但由于天然氣流量計量是一種間接的、多參數(shù)的、動態(tài)的、不可再現(xiàn)的測量,天然氣的流量計量是流量測量中的難點之一。因此 天然氣的流量計量是流量測量中的難點之一。因此,在選擇具體方案時 在選擇具體方案時,應著 應著重考慮系統(tǒng)的可靠性、準確性和先進性。所以 重考慮系統(tǒng)的可靠性、準確性和

14、先進性。所以渦街流量計逐步顯示了它的優(yōu)勢 渦街流量計逐步顯示了它的優(yōu)勢 。渦街流量計屬于發(fā)展中流量計，無論在理論研究還是實際應用中 。渦街流量計屬于發(fā)展中流量計，無論在理論研究還是實際應用中,都有一些尚 都有一些尚未解決的問題，近年來 未解決的問題，近年來,引起了國內外廣泛的關注 引起了國內外廣泛的關注,特別在以下幾方面進行了大 特別在以下幾方面進行了大量研究。 量研究。１。 １。1。1 對旋渦分離規(guī)律的研究 對旋渦分離規(guī)律的研究渦街流

15、量計的測量原理是基于鈍體繞流現(xiàn)象，既當流體繞流非流線形物體 渦街流量計的測量原理是基于鈍體繞流現(xiàn)象，既當流體繞流非流線形物體（又稱鈍體 （又稱鈍體)時,在一定流動工況下會發(fā)生鈍體后部的旋渦脫落現(xiàn)象，旋渦脫落 在一定流動工況下會發(fā)生鈍體后部的旋渦脫落現(xiàn)象，旋渦脫落的頻率與流體流動速度之間存在一定關系，利用這一關系，通過對旋渦頻率的 的頻率與流體流動速度之間存在一定關系，利用這一關系，通過對旋渦頻率的 檢測實現(xiàn)流量的測量。對鈍體繞流問題的研