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湖南洪成儀表有限公司

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燃氣渦輪流量計反轉量淺析

  摘 要:   以一處計量糾紛為引子,先對渦輪表廠家提供的反轉量計算公式進行了推導和演繹,再對以前的錯誤計算方式進行了更正,最后對反轉量的準確性進行了實驗證明。            關鍵字:渦輪流量計反轉 雙氣源 反轉量         
                    
  

遇一計量糾紛,困擾一年余,終不能解,實為憾事。今淺析之。   

1 背景

  
  

該計量糾紛牽涉4家單位:丙供氣公司、甲用氣單位、乙用氣單位、丁計量儀表廠家;4處地方:丙公司A處供氣計量點、丙公司C處供氣計量點、甲用氣單位D閥門、甲乙用氣單位B處用氣計量分界點。

  

正常情況下,A氣源供氣C氣源不供氣時,甲公司在A、B之間的用氣量是主氣源A處用氣量減B處的用氣量,而乙公司的用氣量則為B處用量(如圖1所示)。需要說明的是:A、B之間有一D閥,此時處于開啟狀態。另外一種情況則是D閥關閉,A、C氣源同時供氣,甲公司在A、B之間的用氣量是當月主氣源A處減B處的用量,再加上C氣源過B處當月的供氣量。亦或是A、D閥之間的用量+B、D閥之間的用量+B處C氣源的反轉量(如圖2所示)。需要特別指出的是:B處有2套渦輪表計量設備(型號均為Q6500DN300),為正向安裝。

  

問題的關鍵就是如果當月伴有雙氣源供氣,如何把甲乙用氣單位的用量區別開來或計算出來。

  

2 案例分析

  

由于B處該渦輪流量計是國外產品,采取機械傳動與數據積算儀分別設立,合并計算,這點與國內同類型產品有所不同,國內的是一體式,只能單向計量,而該產品能夠雙向計量。

  

該流量計涉及到的數據較多。下列是氣態方程式

  

Vo=V×P/Po×To/T×Fz2

  

式中:Vo—標準狀態下的體積量(M3);

  

V—工作狀態下的體積量(M3);

  

P—流量計壓力值(KPa);

  

Po—標準大氣壓(101.325KPa);

  

To—標準狀態下的絕對溫度(293.15k);

  

T—被測介質的溫度(K);

  

Fz—氣體壓縮因子。

  

對于國內渦輪表而言,上述數據是比較標準的必備配置。但該國外儀表有5個數據有所不同:

  

V機(基)—機械傳動部分的體積量(M3);

  

Vm—工作狀態下的體積量(M3);

  

Vb—標準狀態下的體積量(M3);

  

V反轉量m—計量表反轉時工作狀態下的體積量(M3);

  

V反轉量b—計量表反轉時標準狀態下的體積量(M3)。

  

這5者之間的相互關系是:無論正反轉,Vb與Vm總是累加的,并且呈正相關關系,這點與國產表Vo與V的關系是一致的。V機則不一樣,只發生正轉時,V機與Vm一致,V機=Vm;當發生反轉時,其反轉量為V反轉量m,V機將實現氣量的倒計,即V機=Vm-2×V反轉量m。舉個例子比較容易理解,當月上中旬B處渦輪表為正轉,各量關系為:Vm上中旬=V機上中旬=200萬M3,下旬為反轉,V反轉量m下旬=80萬M3,當月各量關系為:V機當月=Vm當月-2×V反轉量m下旬

  

V機當月=200+80-2×80=120

  

Vm當月=200+80=280

  

∴V反轉量m=(△Vm-△V機)/2

  

實際情況原本上述模型要復雜,難以確定具體的反轉發生時間以及反轉時間段,也就難以確定壓力值。要確定V反轉量b的具體結算量,這里取的是經驗值,即

  

V反轉量b=(△Vm-△V機)/2×△Vb/△Vm

  

確定了反轉量的計算公式,這只是確定甲乙兩家用氣單位用量的第一步。在較長的一段時間里,出現了較為重大的計算錯誤,其錯誤計算方式如下:

  

已知:前端A處供氣△Vb(A)=1000萬M3,B處的△Vb(B)=800萬M3,△Vm=200萬M3,△V機=150萬M3。

  

求:甲公司的用氣量以及乙公司的用氣量?

  

解:甲公司用氣量=△Vb(A)-△Vb(B)+V反轉量b=1000-800+(200-150)/2×800/200=300萬M3

  

乙公司用氣量=△Vb(B)-V反轉量b

  

=800-(200-150)/2×800/200=800-100=700萬M3

  

這種方式看上去毫無破綻,甲乙公司的用氣總量=丙公司的供氣總量,即300+700=1000萬M3,乙公司的用氣量=B處△Vb-V反轉量b=700萬M3。然而這種方式忽略了一個重要問題,甲乙公司的用氣總量=丙公司的供氣總量=A氣源+C氣源(上式只關注了A氣源,忽略了C氣源)。正確的計算方式應該是:

  

正解:甲公司用氣量=△Vb(A)-△Vb(B)+2×V反轉量b=1000-800+2×(200-150)/2×800/200=400萬M3

  

乙公司用氣量=△Vb(B)-V反轉量b

  

=800-(200-150)/2×800/200=800-100=700萬M3

  

也就是說A氣源1000+C氣源100=1100萬M3,才是丙公司的真實供氣量。這只是其中一月的結算量,如果逐月累計下去,氣量也是相當驚人。

  

隨著問題一步步深入,新的質疑又出現了。有人提出該類型的渦輪表并非該儀表公司專用型的單反計量儀表,儀表廠家也認可了此種說法。

  

廠家提出4種解決方案:

  

(1)對目前使用的該類型儀表做實驗,采取比較簡易的實驗方法來驗證其先前提出的計算公式的正確性及反向計量的精度及準確性。

  

(2)采用專用雙向(正反)計量的渦輪流量計。但據上海公司試用此表反映,在零點漂移處,計量會有問題。而在B處,恰恰就是壓力平衡點處,所以這種選擇也有風險,且該表價格是目前使用的儀表的2倍,體積較大,在B處安裝會有實際困難。

  

(3)采用超聲波流量計,其優點是計量精度高,能夠準確正反計量。但它的缺點也比較明顯,要求輸氣壓力較高,目前B處的壓力較低0.3MPa,不適宜安裝超聲波流量計。

  

(4)在該處實行計量改造,沿用現有的兩塊儀表(Q6500DN300),將其中的一塊儀表及過濾器整體反裝,另外一套計量裝置不變,并在兩塊表后分別加裝單向閥,這樣既能夠滿足調度的需要,又能夠確保精確計量。這里有一個難題需要解決,流量不能超限。根據該處計量表2年的歷史數據,最大流量為了4000M2/小時(標況),適行壓力為0.3MPa,儀表的流量最大為6500M3/小時(工況),換算成標況為19500M3/小時;再預仨最近兩年后端客戶用氣量以10%的速度遞增,現有的表型仍然滿足預期負荷。故該方案是切實可行,經濟合理,相關各方均會接受的。

  

對方案1存疑、曾經與廠家在常溫常壓下做過一次實驗。選用兩塊檢定合格的渦輪表及腰輪表,口徑與流量均相同,腰輪表始終保持正向,渦輪表則正向取一組數據,反向取一組數據,然后對比分析。利用一大功率的鼓風機,對串聯的渦輪及腰輪表送風,模擬管道輸氣,鼓風機可調節風速。實驗數據如表1:

  

 

從表1、表2中可以看出的是:如果以腰輪表為基表,渦輪表正轉時,其計量為正偏差,在0~3.5區間;渦輪表反轉時,其計量為負偏差,其區間在0~負5.6。也就是說,根據目前的實驗數據,該進口腰輪表反轉時,計量偏慢。這與最初大家的設想剛好相反,也與我對渦輪表的了解和理解相去甚遠,權作參考。如果要進一步的證明,應該盡可能模擬現場的各項數據及場景,來保證實驗數據的權威性,有效性。

  

3 結論

  

針對B處的特殊情況,筆者曾查閱了大量的相關文獻,到目前為止,沒有類似的情況記載或分析。也咨詢了多家計量儀表廠家的專業人員,包括該國外進口儀表銷售商的相關人員,他們也只能提供經驗公式,在該產品的說明書中,并無相關情況的說明與記載。到目前為止,B處計量仍然未得到徹底的解決,雖然離真相越來越近,但由于現實情況的錯綜復雜,揭露真相仍需努力。套用一句中山先生的話:革命尚未成功,同志仍需努力。

  

本文來自:渦輪流量計www.cinefreq.com

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