流量计的选型和管道安装要求20100725

流量计的选型和管道安装要求
沼气是一种混合气体，根据发酵原料以及发酵时间的不同，气体成分有所差异，但是其主要成分都是甲烷和二氧化碳。

在正常稳定产气阶段，甲烷占总气体体积的45%~60%，二氧化碳占35%~45%，，还含有少量的水蒸气、硫化氢、氢气、一氧化碳、氨气、碳氢化合物、氮气、氧气和甲硫醇等，另外还含有少量的颗粒状杂质。

气体流量计的选型一般需要综合考虑以下几方面的因素：一、仪表性能（精确度、重复性、线性度、测量范围、压力损失、上下限流量）。

二、流体特性（流体压力、温度、密度、粘度、润滑性、化学性质、腐蚀、脏污、气体压缩系数、等熵系数、比热容、混相流、脉动流等）。

三、安装要求（管道布置方向、流动方向、上下游直管段长度、管径、维护空间、管道振动、过滤、排污等）。

四、维护需求以及价格等因素（购置费、安装费、维护费、校验费、运行费、使用年限、备件备品）。

除了要考虑以上因素外，非常重要的是对被测量对象（沼气的实际情况）的确切了解。

一般流量取在流量计的最大流量的70%-80%左右，实际最大流量一般不超过流量计允许最大流量的120%，持续时间不允许超过0.5小时，同时对流量计流量范围的超下限要重视，因它对计量误差影响较大。

根据老虎坑环境园沼气利用CDM项目的实际情况，流量计选型
主要在涡轮流量计、涡街流量计和V锥流量计中选择。

涡街流量计的主要有如下优缺点。

一、优点：结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠；安装简单，维修十分方便；检测传感器不直接接触介质，性能稳定，寿命长；输出是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精度高，并方便和计算机联网；测量范围宽，量程比可达1：10；压力损失较小，运行费用低，更具节能意义；在一定的雷诺数范围内，输出信号频率不受流体物理性质和组份变化影响，仪表系数仅与漩涡发生体的形状和尺寸有关测量流体的体积流量无需补偿，调换配件后无需重新标定仪表的系数；应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量；检定周期为二年。

二、缺点：涡街流量计是一种速度式流量计，漩涡分离的稳定性受流速分布影响，故它对直管段有一定的要求，一般是前10D，后5D；测量气体时，上限流速受介质可压缩性变化的限制，下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制，一般气体的流速范围10-70m/s，蒸汽的流速范围为8-50m/s；应力式涡街流量计对振动较大敏感，故在振动较窄的管道安装涡街流量计时，管道要有一定的减震措施；应力式涡街流量计采用压电晶体作为检测传感器，故其受温度的限制，一般长期工作温度为-40℃～+350℃和-10℃～+250℃。

V锥流量计主要有如下优缺点。

作为一种传统的差压式流量计,它的技术是很成熟的,当然也没有多少神奇之处，但是它的结构上的突破性设计，使它具有了传统的差压式流量计所不能比拟的优点。

一、
优点：高精度（0.5%）、高分辨率、宽量程比（15：1-20：1）——原因在于其改善了速度分布，又有着极强的抗旋涡流能力；V锥流量计有自动调整前面流场的功能，任何阻流件如阀门、弯头等在管道流场中造成的流速分布畸形都在达到 V 锥流量计前就会自动消失了；基本不需要前后直管段（前直管段0~3D，后直管段0~1D）；在多种β值（0.45到0.85）下，各种管道直径（0.5″到120″）下，各种不同的锥体形状下都可以达到0.5%的不确定度；节流件边缘耐磨损；不需要和别的流量计那样定期检定；有自清洗功能；重复性可到0.1% 。

二、缺点：当要求V锥流量计具有优于±0.5%的精确度，对每一台V 锥流量计都要求在尽可能接近使用条件的校准装置上对它进行实流校准；流量计尚未达到标准化的程度，对气体的成分要求比较严格；由于结构上原因,无法用一台V锥流量计适应双向流的流量测量要求。

涡轮流量计是速度式流量计，一、涡轮流量计的优点: 高精度,在所有流量计中,属于最精确的流量计；重复性好; 无零点漂移，抗搅扰能力好; 测量量程范围度宽（260-3500ｍ³/ｈ）; 结构紧凑。

二、涡轮流量计的缺点: 不能长期保持校准特性; 流体物性对流量特性有较大影响。

根据老虎坑环境园沼气利用CDM项目的流体介质（沼气）的实际情况，如果使用涡街流量计存在几点缺点，以E+H厂家生产的
72F12F型DN250涡街流量计为例，首先，它的测量范围在558-3330
ｍ³/ｈ，它的测量范围下限值为558ｍ³/ｈ，当一台发电机组运行或主管道供气量不足时，会出现涡街流量计没读数的现象；其次，涡街流量计尽可能安装在易引起流体扰动的弯头、缩径管及控制阀的上游，下游直管段亦应足够长，以使流体稳定，安装涡街流量计在三通后应保证前直管段20D（5米），后直管段5D（1.25米），安装涡街流量计在缩径管后应保证前直管段15D（3.75米），后直管段5D（1.25米），安装涡街流量计在控制阀后应保证前直管段50D（12.5米），后直管段5D（1.25米），按照目前管道布置图分析，直管段难以保证安装要求。

再者，按照目前管道布置图的位置，涡街流量计离设备较近，火炬、预处理及发电机组均是振动源，涡街流量计对振动比较敏感，容易产生误差。

虽然使用V锥流量计同样存在一些缺点，例如：沼气的气体成分随环境和时间的变化不断变化，密度也相应产生变化（1.1ｇ/ｌ-1.3ｇ/ｌ），致使V锥流量计的测量精度产生较大的变化。

但V锥流量计能符合目前管道安装设计，因为它对直管段的要求为（前直管段0~3D，后直管段0~1D），能保证安装要求。

宽量程比15：1（约300-4500ｍ³/ｈ）能符合一台发电机组运行或主管道供气量不足时的测量要求。

综上所述，使用V锥流量计能符合目前管道安装设计要求，但它对沼气的气体成分要求较严格，需要沼气成分稳定；使用涡街流量计则需要更改管道安装设计，并且抗震效果较差，在振动源旁容易产生误差；涡轮流量计不能长期保持校准特性，不适宜长期连续使用。

那么按照上述分析，分别以涡街流量计和涡轮流量计两种流量计制定了方案一和方案二，具体管道布置见附图。

附图一：《仪器仪表及管道布置方案一20100725》
附图二：《仪器仪表及管道布置方案二20100725》
报告人：
2010/7/25。