第七章天然气流量计算

角接取压：角接取压孔板夹持器可以是单独钻孔取 压器件，或是环室取压。
单独钻孔取压规定上游侧静压由前夹紧环取出，
下游侧静压由后夹紧环取出。环室取压规定孔板上游
侧静压由前环室取出，下游侧静压由后环室取出。见
图7-3。
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法兰取压：指测量管法兰上带有符合有关规定的取压器 件，并规定上、下游取压孔的间距均为25.4mm，且是 从孔板的上游端面量起。取压孔间距是指取压孔轴线与 孔板的某一规定端面的距离。见图7-4
第七章 天然气流量计算
单位时间内流过管路横截面积的天然气流体数
量，称为天然气流量。天然气流量常用体积流量表
示。
测量气体流量的方法和仪表种类较多，而用于
天然气的主要有三类：
1.容积式流量计
容积式流量计是使气体充满一定容积的空间来
测量流量，如罗茨流量计、湿式流量计和皮囊式流
量计等。
2.速度式流量计
速度式流量计是以测量在管道内流体平均流速
为依据，在已知管道截面积的条件下，测量气体流
量。如孔板差压流量计、监界速度流量计等。
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3.质量式流量计
为一种处于发展中的仪表，它不受温度、压 力、气体偏差系数影响，具有直读瞬时和累计的 特点。如涡轮流量计，靶式流量计等。
第一节 差压法测气原理
一、孔板差压流量计
它是基于流体流动的节流原理，利用流体流 经节流元件时产生的压力差与其流量间的对应关 系，通过测量压差实现对流量的测量。
海上油田普遍使用易于维护、高精确度的气体
差压式流量计，主要有FOXBORO气动的13A、15A、
13Hd／p cellTM系列和电动823d／p cellTM系列。
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（1）安装要求
见图（7—7）
以上的安装是按照美国 GAS ASSOCIATION标准
的要求。在变送器前面使用一个整流叶片
（ STRAIGHTENING VANES）， 目 的 是 在 孔 板 和 STRAIGHTENING VANES之间形成一个平稳的、线
M i＝l1 A1p
M i l2 A2 p出
（7－3） （7—4）
当主杠杆处于平衡状态时，则M一M，
即 ：
l1 A1p＝l2 A2 p出
（7—5）
图7-6 差压变送器杠杆 机构受力图
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2．安装及操作
（1）节流装置的安装（2）变送器的安装
（3）操作（自学）
3．LGE系列的可换孔板流量计
LGE系列可换孔板节流计量装置（现W10—3油田 对涠洲终端供气用）是一种结构新颖的流量检测仪 表，其特点是将节流元件（孔板）精确地安装在固 定的座体内，在不拆动管线或不停止流体输送的情 况下，可以方便地对孔板进行更换和对计量管道进 行清扫，从而保证了计量精度，减小维护的工作量。 4．FOXBORO系列差压流量计
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二、差压法测气原理
充满管道的流体，当它 流经管道内节流装置(如孔 板)时，流速将在节流装置 处形成局部收缩，将使部 分压能转为动能，其结果 使流速增加，静压降低， 在节流装置前后产生了压 力降， 如图7-2所示。
流束局部收缩：被测流 体流经节流装置时，节流 装置前后的特性和压力分 布图7-2所示。
图7－8 差压式流量变送器安装位置图
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第二节 气计量
近年随着电子工业的发展，已引进计算机进行计量 数据的处理，但基础仍然为孔板流量计。天然气流量 计量系统一般如图7－10所示，主要由：①计量直管 段；③标准孔板；③标准孔板夹持器；④温度、压力、 记录仪（目前一般采用变送器）；⑤流量记录仪或计 算机；⑥专门从流量计算机读取数据并进行有效存储 管理的计算机等组成。
图7-2 孔板前后压力和流速 分布图
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差压的产生：由于流体运动的惯性，流经节流装 置后流体将继续保持原来的流动方向，在孔板出口端
面Ⅱ处形成一最小收缩截面F2，此处流速截面最小，
流速达最大，压力最低。此后，流束又逐渐扩大，压 力逐渐恢复升高，直至流体充满整个管道，压力恢复 到最大值。
标准孔板所产生的压差，通过导压管将差压讯号 传递给差压计，并由差压计显示出来。
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如图7-1所示，差压式流量计由节流装置、导压
管和差压计三大部分所组成。
图7－1 差压式流量计组成示意图
－上游侧第二阻流件；2－上游侧第一阻流件；3、5－孔板前后测量管； 4－孔板和孔板夹持器；6－下游侧第一阻流件；7－导压管；8－差压计； L0－第一阻流件与第二阻流件之间的直管段；L1L2－孔板上下游侧的直管段
图7-3 角接取压孔板夹持器
1－孔板；2－夹紧环；a－环隙宽度或取压孔直径； f－环隙厚度；c、c`－上、下游夹紧环长度； b－夹紧环内径；s－上游台阶到夹紧环的距离
图7-4法兰取压孔板夹持器
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其原理为：流体通过节流装置处，流束将形成局 部收缩，使部分压能转化为动能，使流速增加，静 压降低，在节流装置前后产生压差，流量越大，压 差也越大，反之，越小，通过测量压差的大小，就 可间接地计算气体流量。
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单杠杆机构受力情况如图7-6所示
在主杠杆上作用两个力：一个是测 量 力 F， 另 一 个 是 反 馈 力 Ff， 其 大
小分别为：Fi A1( p1 p2 ) A1p （7－1）
F f A2 p出 （7－2）
Fi；、Ff作用在主杠杆上，产生了 测 量 力 矩 Mi；、 和 反 馈 力 矩 Mf， 它们的方向相反，大小分别为
图7－10 天然气流量计量系统简图
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三、气动差压变送器
1.气动差压变送器的工
作原理
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气动差压变送器是
将差压转换为成比例的
标准信号（0.02～
0.10MPa）它基于力
矩平衡原理工作，采用
了负反馈的补偿线路。
单杠杆差压变送器结构 如图7-5所示。
图7－5 单杆差变压器结构图
1－膜盒；2－弹簧片；3－主杠杆； 4－轴封膜片；5－顶针架；6－挡板； 7－喷嘴；8－气动放大器；9－波纹管
性的流体，以达到精确计量气体流量的目的。
STRAIGHTENING VANES是一个由多个焊在一起的
导引管组成并固定在计量管壁上的仪器，该仪器由
FOXBORO生产，在国内也叫整流器。
图7－7 变送器安装示意图
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1）对孔板喷嘴上、下游管段的要求 2）对设置测压孔的要求 3）变送器安装位置要求 要满足以上所述基本安装要求，具体如图7－8。