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天然气孔板流量计的不确定度分析

发布:2018-04-12 15:50:34人气:2164
 天然气孔板流量计的组成:孔板流量计由产生压差的一次装置-孔板节流装置和二次检测仪表-差压计、压力计、温度计和相关参数仪器仪表加信号引线等组成。天然气孔板流量计适用条件:孔板流量计是以相似原理为根据,以实验数据为基础的瞬时流量计,从一次装置的几何尺寸到流体流动状态都有一定的要求。孔板流量计的流出系数 c 是在特定的实验室参比条件下,通过大量的实验数据推导得出的计算方法,并通过实践检验是正确的。同时,差压式流量计算基本方程的推导也是基于这样的假设流动条件下,偏离标准规定的流动状态条件将会产生难以估计的流量测量不确定度。因此,气流流动状态应符合如下四条要求:
(1) 天然气通过孔板节流装置的流动必须是亚音速的、稳定的或仅随时间缓慢变化的,无脉动流存在。
(2)天然气流必须是单相的牛顿流体。
(3)天然气流流进孔板以前,其流速必须是与管道轴线平行,对称充分发展的速度分布剖面,无旋转流存在。
(4)天然气通过孔板节流装置的流动,必须保持孔板下游静压与孔板上游静压之比不小于 0.75,管道雷诺数re≥5000(角接取压)和管道雷诺数 re≥1260β2d(法兰取压)。
因此,在选型设计时一定要配合计量站工艺参数仔细核算和流态分析,力争达到 的流量测。
天然气物性测量不确定度变化分析
(1)天然气可膨胀性系数不确定度的估算a.天然气可膨胀性系数的不确定度
δε/ε=±4(δp/p1)%
它与孔板流量计实测差压δp 成正比,与静压 p1 成反比。
目前在天然气计量中差压值一般在 50000pa 之内,静压在 1~10mpa 范围内,因此 δε/ε 小为±0.00002%, 为±0.2%或更大[4]。
b.当上游或下游直管段长度小于该标准中规定数值 a(表 1 中不带括号中的数值),又等于或大于数值(表 1 中带括号中的数值)时,则应在流出系数不确定度上相加±0.5%的附加不确定度。
c. 当在上游直管段长度范围内的任何台阶超过±0.3%圆度要求,但符合下列公式时,应在流出系数不确定度上相加±0.2%的附加不确定度。
d. 当孔板开孔轴线与上下游测量管轴线之间的距离ex不满足公式(1),但满足(2),则应在流出系数不确定度上算术相加±0.3%的附加不确定度。e. 当孔板入口直角边缘的尖锐度 rk的单测值与平均值比较, 偏差在±20%以内时,则在流出系数不确定度上几何相加±0.2%的不确定度。
(2)天然气密度测量不确定度 δρ/ρ 的估算
根据目前现场常用仪表的使用范围,所遵守的标准、规程规范进行具体计算综合考虑,在不考虑取气样的间隔时间内由于天然气组分变化(或波动)所引起的附加不确定度时,天然气密度测量的不确定度δρ/ρ 小为±1.013%, 为±1.571%或更大。
由(1)和(2)两项组成天然气物性测量不确定度的变化为: 小为±1.013%, 为±1.584%或更大。
孔板天然气流量测量的总不确定度,实际上就是测量系统的测量值与真值比较,置信概率为 95%的准确度。根据目前天然气流量测量系统经常贯用的二次仪表和测量值的计算积算方法,按 sy/t6143—1996 标准有关条款规定和所列公式进行估算,得知天然气流量测量的总不确定度δqn/qn 小为±0.82%, 为±4.52%或更大。由此分析,可知建议的 a、b、c 三级分别定级为 1.0%、2.0%和 3.0%。
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