CN201476849U - 示踪法标定大口径煤气输送管道流量计的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种示踪法标定大口径煤气输送管道流量计的装置。将微量示踪气体注射器安装在大口径煤气输送管道的上游后，向下游依次安装静态混合装置，经待标定流量计后，在大口径煤气输送管道同一截面上等分安装四个取样枪，取样枪的提取的煤气和示踪气体的混合气体经浓度分析仪分析，由数据采集处理装置对待标定流量计进行标定。它采用混合稀释法标定大口径煤气管道流量计，即用稀释法测量管道中煤气的流量。本实用新型对含杂质较多的气体适应性好，使用寿命长，现场测量装置简单，操作简便，安全可靠，在标定大口径煤气输送管道流量计时具有明显的优势。

Description

示踪法标定大口径煤气输送管道流量计的装置

技术领域

本实用新型涉及测量连续通过仪表的气体测量，尤其是涉及一种示踪法标定大口径煤气输送管道流量计的装置。

背景技术

大口径煤气输送管道流量计量的准确性问题，普遍存在于冶金、石化、能源等工业领域和市政工程中。计量准确可避免买卖之间的争议，并使损耗保持在控制的范围之内。而保持计量的准确性，关键在于定期或不定期地对流量计进行标定。

在实际中，大口径煤气流量测量多以孔板(唯一无需实流校验，但量程窄，压损大)、文丘里管、威力巴、气体超声波、热式质量、测管式流量计等作为检测元件。这些流量计如果不是现场标定，气体的组分、物理性质、流态不可能与应用现场完全相同，测量精度就难以保证。而且流量计拆装不方便，只有检修期间才有拆装机会，也受检修时间紧、外送时间长、校准费用高的限制。所以大口径管道流量计标定应首先考虑现场在线校验的方式。现场校验中最关键的问题就是实际流量的准确测量，即标准装置的问题。而国内对大口径流量计的现场标定至今未能得到满意的结果。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种示踪法标定大口径煤气输送管道流量计的装置，通过示踪法对大口径煤气输送管道流量计进行在线精确标定。

本实用新型采用的技术方案是：

包括微量示踪气体注射器、静态混合装置、取样枪、浓度分析仪和数据采集处理装置；将微量示踪气体注射器安装在大口径煤气输送管道的上游，向下游依次在大口径煤气输送管道上安装静态混合装置，经待标定流量计后，在大口径煤气输送管道同一截面上等分安装四个取样枪，取样枪的提取的煤气和示踪气体的混合气体经浓度分析仪分析，由数据采集处理装置对待标定流量计进行标定。

所述静态混合装置是在静态混合管道内装有起旋片固定板筋，起旋片固定板筋的前后端分别安装两片60度～90度夹角的起旋叶片。

本实用新型具有的有益效果是：

1)不需要一般流速或流量测量仪器要求的前后直管段，不受管道内流速分布的扰乱和旋流的影响，相反管道弯头、阀门等装置反而能加速示踪气体和被测气体的混合，是有利的。

2)现场测量装置简单。在被测气体管道上可以利用一些已有的孔洞入口如放散管、温度计插入孔等地方作为示踪气体的注入口和取样口，因此不影响原有设备的运行。

3)操作简便，安全可靠，测量时间短(决定于取样时间)，不需要复杂的装置。可以进一步作为在线校对其他流量测量装置(孔板)的方法。

4)本实用新型对含杂质较多的气体适应性好，使用寿命长，现场测量装置简单，操作简便，安全可靠，在标定大口径煤气输送管道流量计时具有明显的优势。

附图说明

图1是示踪法标定大口径煤气输送管道流量计系统的示意图。

图2是静态混合装置主视图。

图3是图2的轴向剖视图。

图4是取样截面的测点分布图。

图中：1.微量示踪气体注射器，2.静态混合装置，3.待标定流量计，4.取样枪，5.浓度分析仪，6.数据采集处理装置，7.静态混合管道，8.连接法兰，9.起旋片固定板筋，10.起旋片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括微量示踪气体注射器1、静态混合装置2、取样枪4、浓度分析仪5和数据采集处理装置6；将微量示踪气体注射器1安装在大口径煤气输送管道的上游，向下游依次在大口径煤气输送管道上安装静态混合装置2，经待标定流量计3后，在大口径煤气输送管道同一截面上等分安装四个取样枪4，取样枪4提取的煤气和示踪气体的混合气体经浓度分析仪5分析，由数据采集处理装置6对待标定流量计3进行标定。

如图2、图3所示，所述静态混合装置2是在静态混合管道7内装有起旋片固定板筋9，起旋片固定板筋9的前后端分别安装两片60度～90度夹角的起旋叶片10。

静态混合装置2位于示踪气体注入口与待标定流量计3之间，以实现示踪气体与管道内气体良好混合。取样操作在待标定流量计3下游进行，并且采取多点取样，以求出管道截面上的平均浓度，提高其取样的精度。测量所取样品的浓度分析仪5应选择对该示踪气体适用的分析仪器，并且该仪器的精度应与测量流量的精度相当。标定采用混合稀释法，即用稀释法测量管道中煤气的流量。

这里采用的稀释法具体原理如下所述：

认为待测气体、所注入的气体和混合气体都处于相同的温度、压力、相对湿度的状态(若状态不同，则换算成同一状态)。令标记物注入前待测气体的体积流量为Q，其中标记物的体积浓度为C_v0(在注入前待测气体中已有标记物混入时)，所注入的气体体积流量为Q_X，其体积浓度为C_v1，则在注入后混合很好的下流侧体积流量就为Q+Q_X，若取此时气体中标记物的体积浓度为C_v2，那么在注入处单位时间流过的气体中标记物体积应为(C_v0Q+C_v1Q_X)，在混合良好的下流侧单位时间流过的气体中标记物的体积是C_v2(Q+Q_X)，此两者应相等，历以有下列关系

C_v0Q+C_v1Q_X＝C_V2(Q+Q_X)    (1)

由此关系得到下式：

$Q=\frac{C_{v1}-C_{v2}}{C_{v2}-C_{v0}}\mathrm{Qx}---\left(2\right)$

若上流的气体中完全没有标记物，则C_v0＝0，所以由式(2)得到：

$Q=\frac{C_{v1}-C_{v2}}{C_{v2}}\mathrm{Qx}---\left(3\right)$

如果将纯气体等纯物质作为注入气体，以恒定流量注入时，则所注入的标记物的体积浓度C_v1＝1，所以，根据式(3)可推导出下式：

$Q=\frac{1-C_{v2}}{C_{v2}}\mathrm{Qx}=(\frac{1}{C_{v2}}-1)\mathrm{Qx}---\left(4\right)$

因此在采用纯物质注入时，混合很好的下流侧体积浓度C_v2远小于所注入的气体气体的体积浓度C_v1(纯物质C_v1＝1)，即C_v2＜＜C_v1，由式(4)近似得出下式：

$Q=\frac{Q_X}{C_{v2}}---\left(5\right)$

由上式可知，在流过管道的气体中，以恒定的微小流量Q_X注入体积浓度为1的标记气体，在混合得很好的下流侧取出流过管道气体样品，测出标记气体的体积浓度C_v2，用Q_X除以C_v2即可得出管道中流过气体的体积流量。

如图1所示，本实用新型标定过程为：利用微量示踪气体注射器1精确地

控制示踪气体的所需剂量和注入速度，保证示踪气体连续稳定地从管中心向径向喷射。在注入处和取样处之间的管路中，示踪气体必须与待测气体混合得很好，为此在管道中应设置特殊的静态混合装置2。示踪气体经过静态混合装置2混合后，在待标定流量计的下游用取样枪4取样。然后对所取的试样在浓度分析仪5中进行浓度分析，进而通过数据采集处理装置6对待标定流量计3进行标定。

为提高气体浓度测量的精确性，应在管道的横截面上几处取样。当管道截面是圆形时，图4所示的测量点位置根据表1选取。

表1测量点位置分布

直径超过5m时，每个测量点的截面积不得超过1m²，测量点的位置可用下式选定：

$r_n=R\sqrt{\frac{2n-1}{2z}}$

r_n：从中心到测量点的距离(m)

R：煤气管道的半径(m)

n：半径编号

z：半径划分数

本实用新型采用的浓度分析仪和数据采集处理装置，根据示踪剂的类型，均可在市场上选购得到。

Claims (2)

1.一种示踪法标定大口径煤气输送管道流量计的装置，其特征在于：包括微量示踪气体注射器(1)、静态混合装置(2)、取样枪(4)、浓度分析仪(5)和数据采集处理装置(6)；将微量示踪气体注射器(1)安装在大口径煤气输送管道的上游，向下游依次在大口径煤气输送管道上安装静态混合装置(2)，经待标定流量计(3)后，在大口径煤气输送管道同一截面上等分安装四个取样枪(4)，取样枪(4)的提取的煤气和示踪气体的混合气体经浓度分析仪(5)分析，由数据采集处理装置(6)对待标定流量计(3)进行标定。

2.根据权利要求1所述的一种示踪法标定大口径煤气输送管道流量计的装置，其特征在于：所述静态混合装置(2)是在静态混合管道(7)内装有起旋片固定板筋(9)，起旋片固定板筋(9)的前后端分别安装两片60度～90度夹角的起旋叶片(10)。

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