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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(quán)益，歐洲最早制訂了 的正當權(quán)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(shè)，必將為我國經(jīng)濟、社會很環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展產(chǎn)生強大的推動力。 輸工程的建設(shè)，必將為我國經(jīng)濟、社會很環(huán)境的協(xié)調(diào)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(zhì)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(zhì)量計量和能量計量三種。工業(yè)發(fā)達國家質(zhì)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(zhì)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(zhì)量指標下以體積或能量的方法進行交接計量 要求的質(zhì)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(jié)合強度調(diào)制光纖的傳感原理 結(jié)合強度調(diào)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(shè)計了一種測量流體的天然氣流量檢測儀器 設(shè)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(jié) 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(jié) 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(guān)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(guān)系。并介紹了一種光纖流量計的傳感器結(jié)構(gòu)和硬、軟件部分 了一種光纖流量計的傳感器結(jié)構(gòu)和硬、軟件部分,給出了相應(yīng)的放大、濾波、整 給出了相應(yīng)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(guān)鍵字：天然氣 關(guān)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(yīng) 目前已廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、機械、輕紡、制藥等工業(yè)領(lǐng)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(lǐng)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(fù)性一般為 ，重復(fù)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(shè) 特別是在渦街發(fā)生體的形狀設(shè)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(shù)。 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(shù)。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(yīng)著 應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(nèi)外廣泛的關(guān)注 引起了國內(nèi)外廣泛的關(guān)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(guān)系，利用這一關(guān)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(guān)系，利用這一關(guān)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