CN207908020U

CN207908020U - 一种天然气大流量实流检定次级标准装置

Info

Publication number: CN207908020U
Application number: CN201721911140.XU
Authority: CN
Inventors: 任晓峰; 姚欣伟; 王登海; 孙志鹏; 吴宝祥; 王东; 白岩; 张昆; 白东丰
Original assignee: Xian Changqing Technology Engineering Co Ltd
Current assignee: Xian Changqing Technology Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-12-30
Filing date: 2017-12-30
Publication date: 2018-09-25
Anticipated expiration: 2027-12-30

Abstract

本实用新型提供一种天然气大流量实流检定次级标准装置，包括上游汇管、下游汇管和十五路并联设置的临界流喷嘴；每个临界流喷嘴下端均与下游汇管连通，每个临界流喷嘴上端均与上游汇管连通；每个临界流喷嘴上游均设有整流器，每个临界流喷嘴下游均设有伸缩器。本实用新型在国家石油天然气大流量计量站榆林检定点的设计过程中，采用该装置实现了对工作级标准流量计和其他高精度流量计的检定。减少了小流量检定时的管容1.3m³，提高了检定时的系统测量不确定度。精简了零泄漏强制密封球阀的数量，减少了装置投资成本约50万美元和阀门维护成本20万/年。

Description

一种天然气大流量实流检定次级标准装置

技术领域

本实用新型属于天然气计量领域，特别涉及一种天然气大流量实流检定次级标准装置。

背景技术

1. 国内实流检定量值传递体系情况

目前，国内贸易交接用大中口径（DN200及以上）天然气计量流量计如超声波流量计、涡轮流量计等（被检流量计）均采用标准表法（工作标准）进行实流强制检定、校准，工作标准的系统不确定度可达0.33%，标准表一般采用0.25级高精度气体涡轮流量计。对标准表的实流强制检定、校准，由于临界流喷嘴具有稳定的临界流特性和很高的流出系数不确定度，国内天然气计量检定站点主要采用并联的临界流喷嘴组成的次级装置进行实流检定，次级装置的系统不确定度可以达到0.25%。次级装置的临界流喷嘴则由mt法原级标准（系统不确定度可达0.1%~0.05%）进行实流强制检定，形成完善的量值传递体系：

国家m/t标原级标准次级标准工作标准被检表。

2. 国内次级检定装置情况

国内天然气计量检定站点的次级标准均由一组并联的临界流喷嘴成撬组成，喷嘴上、下游分别设置1具DN350的进气汇管和出气汇管，每一路喷嘴上、下游设置截断阀，用来实现不同流量的组合选择。

根据被检定工作标准流量计的量程范围和原级标准的最大检定能力（国内最大400m³/h），次级装置需要选择单只喷嘴的量程并确定各量程的喷嘴数量。目前国内最大规模的单套次级装置工况流量为3100m³/h，系统不确定度0.25%，喷嘴数量最多12只，喷嘴典型量程为10m³/h、20m³/h、40m³/h、80m³/h、160m³/h、320m³/h、400m³/h，全量程可检定DN50~DN250（10~2500m³/h）的高精度涡轮工作标准流量计。

3. 国内次级标准检定工作标准流量计的流程

次级标准检定工作级标准时，检定气流程为：检定来气→工作级标准上游汇管→被检工作级标准流量计管路→工作级标准下游游汇管→旁通越过检定台位管路→次级标准上游汇管→所需喷嘴组合管路→次级标准上游汇管→排气；根据该被检工作级流量计的流量范围，按照检定规程的要求选择需要检定的若干流量点，对应打开次级标准喷嘴组合管路。

该流程存在的问题：

1）检定工艺系统在喷嘴上游与被检定工作标准流量计之间的管容（管道容积）较大，这样检定时，流经被检流量计、喷嘴之间的天然气容易因为管容太大受到系统压力、环境温度的影响而发生体积变化，导致同一时间刻度流经被检工作标准流量计和喷嘴的天然气流量发生变化，从而增加检定系统不确定度。

2）特别是在检定小流量段（< 150m³/h）时，次级装置上游设置1具大口径汇管的方式必然导致小流量喷嘴运行时，管容影响变大，增加系统不确定度；

3）对于在检定大流量段（> 1000m³/h）时，每一路喷嘴上下游设置截断阀，对于选择同时开关的喷嘴组合，大量的截断阀并没有实现喷嘴流量组合的作用，反而增加了投资和维护。

实用新型内容

为了克服现有检定准确度低、且成本投资高的问题，本实用新型提供一种天然气大流量实流检定次级标准装置，本实用新型对次级标准装置的组橇形式进行优化，减少小流量检定时上游汇管的管容，提高检定准确度；减少截断阀的数量，一定程度上减少投资和维护。本实用新型应用在国家石油天然气大流量计量站榆林检定点，装置检定范围（10m³/h~4230m³/h），系统不确定度0.22%，可全量程检定DN50~DN300（10~4000m³/h）的高精度工作标准流量计。

一种天然气大流量实流检定次级标准装置，包括上游汇管、下游汇管和十五路并联设置的临界流喷嘴；每个临界流喷嘴下端均与下游汇管连通，每个临界流喷嘴上端均与上游汇管连通；每个临界流喷嘴上游均设有整流器，每个临界流喷嘴下游均设有伸缩器。

所述的上游汇管包括第一上游汇管、第二上游汇管和第三上游汇管，所述的第一上游汇管与第二上游汇管之间通过第一汇管强制密封球阀连接，第二上游汇管与第三上游汇管之间通过第二汇管强制密封球阀连接；第一上游汇管上设有两个入口，第一入口和第二入口，第一入口管线为DN250，第二入口管线为DN100；第二上游汇管上设有一个第三入口，第三入口管线为DN150。

所述的第一上游汇管连接有四路临界流喷嘴，四个临界流喷嘴为DN50喷嘴，流量分别为10 m³/h、20 m³/h、40 m³/h和80m³/h；第一上游汇管为DN250。

所述的第二上游汇管连接有六路临界流喷嘴，六路临界流喷嘴为DN100喷嘴，其中两个临界流喷嘴的流量分别为160 m³/h和320 m³/h，其余四个临界流喷嘴的流量均为400m³/h，第二上游汇管为DN300。

所述的第三上游汇管连接有五路临界流喷嘴，五路临界流喷嘴均为DN100喷嘴，流量均为400 m³/h；第三上游汇管为DN300。

所述的伸缩器下游设有下强制密封球阀。

所述的整流器上端设有上强制密封球阀。

一种天然气大流量实流检定次级标准方法，具体步骤为：

当检定工作标准流量计组或检定DN250-DN300高精度流量计时，检定气经过第一入口进入第一上游汇管，通过开启的不同路数的临界流喷嘴，由出口排到下游；

A、当检定流量点小于等于150 m³/h时，关闭第一汇管强制密封球阀，同时开启第一上游汇管下端设置的四路临界流喷嘴；

B、当检定流量点为150m³/h—2000m³/h，打开第一汇管强制密封球阀，关闭第二汇管强制密封球阀，同时；

C、当检定流量点大于为2000m³/h时，打开第二汇管强制密封球阀；

当检定DN50-DN100高精度流量计时，关闭第一入口，检定气经过第二入口进入第一上游汇管，通过开启的不同路数的临界流喷嘴3，由出口排到下游；

A、当检定流量点小于等于150m³/h时，关闭第一汇管强制密封球阀；

B、当检定流量点大于150m³/h，打开第一汇管强制密封球阀，同时关闭第二汇管强制密封球阀；

当检定DN150高精度流量计时，关闭第一入口、第二入口和第二汇管强制密封球阀，检定气经过第三入口进入第三上游汇管，通过开启的不同路数的临界流喷嘴，由出口排到下游。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型在国家石油天然气大流量计量站榆林检定点的设计过程中，采用本装置实现了对工作级标准流量计和其他高精度流量计的检定。

1、减少了小流量检定时的管容1.3m³，提高了检定时的系统测量不确定度。按照检定规范，检定时应保证压力波动不超过0.5%，在温度保持不变的情况下，管容天然气存量标准工况体积变化量ΔV=（V1-V2)*0.5%=0.28m³，影响流量测量值的最大不确定度为uq=(ΔV/V2)^1/2=0.2。】

2、精简了零泄漏强制密封球阀的数量，减少了装置投资成本约50万美元和阀门维护成本20万/年。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为一种天然气大流量实流检定的次级标准装置示意图。

图中，附图标记为：1、上游汇管；101、第一上游汇管；102、第二上游汇管；103、第三上游汇管；104、第一入口；105、第二入口；106、第三入口；107、第一汇管强制密封球阀；108、第二汇管强制密封球阀；2、下游汇管；3、临界流喷嘴；4、整流器；5、伸缩器；6、上强制密封球阀；7、下强制密封球阀。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有检定准确度低、且成本投资高的问题，本实用新型提供如图1所示的一种天然气大流量实流检定次级标准装置，本实用新型对次级标准装置的组橇形式进行优化，减少小流量检定时上游汇管的管容，提高检定准确度；减少截断阀的数量，一定程度上减少投资和维护。

一种天然气大流量实流检定次级标准装置，包括上游汇管1、下游汇管2和十五路并联设置的临界流喷嘴3；每个临界流喷嘴3下端均与下游汇管2连通，每个临界流喷嘴3上端均与上游汇管1连通；每个临界流喷嘴3上游均设有整流器4，每个临界流喷嘴3下游均设有伸缩器5。

本实用新型中需要检测的检定气经过上游汇管1进入装置，通过开启的不同路数的临界流喷嘴3，由出口排到下游。

本实用新型减少了小流量检定时的管容1.3m³，提高了检定时的系统测量不确定度。计算过程：

装置未优化的计算管容V1=1.457m³，在4.2MPa检定时天然气存量标准工况体积V10=43*V1=62.65m³；

装置优化后计算管容V2=0.162m³，在4.2MPa检定时天然气存量标准工况体积V20=43*V2=6.97m³。

按照检定规范，检定时应保证压力波动不超过0.5%，在温度保持不变的情况下，管容天然气存量标准工况体积变化量ΔV=（V1-V2)*0.5%=0.28m³，影响流量测量值的最大不确定度为uq=(ΔV/V2)^1/2=0.2。

实施例2：

基于上述实施例的基础上，本实施例中，所述的上游汇管1包括第一上游汇管101、第二上游汇管102和第三上游汇管103，所述的第一上游汇管1与第二上游汇管2之间通过第一汇管强制密封球阀107连接，第二上游汇管2与第三上游汇管3之间通过第二汇管强制密封球阀108连接；第一上游汇管101上设有两个入口，第一入口104和第二入口105，第一入口104管线为DN250，第二入口105管线为DN100；第二上游汇管102上设有一个第三入口106，第三入口106管线为DN150。

所述的第一上游汇管101连接有四路临界流喷嘴3，四个临界流喷嘴3为DN50喷嘴，流量分别为10 m³/h、20 m³/h、40 m³/h和80m³/h；第一上游汇管101为DN250。

所述的第二上游汇管102连接有六路临界流喷嘴3，六路临界流喷嘴3为DN100喷嘴，其中两个临界流喷嘴3的流量分别为160 m³/h和320 m³/h，其余四个临界流喷嘴3的流量均为400 m³/h，第二上游汇管102为DN300。

所述的第三上游汇管103连接有五路临界流喷嘴3，五路临界流喷嘴3均为DN100喷嘴，流量均为400 m³/h；第三上游汇管103为DN300。

所述的伸缩器5下游设有下强制密封球阀7。

所述的整流器4上端设有上强制密封球阀6。

本实用新型精简了零泄漏强制密封球阀的数量，减少了装置投资成本约50万美元和阀门维护成本20万/年。本实用新型减少了小流量检定时的管容1.3m³，提高了检定时的系统测量不确定度。

一种天然气大流量实流检定次级标准方法，具体步骤为：

当检定工作标准流量计组或检定DN250-DN300高精度流量计时，检定气经过第一入口104进入第一上游汇管101，通过开启的不同路数的临界流喷嘴3，由出口排到下游；

A. 当检定流量点小于等于150 m³/h时，关闭第一汇管强制密封球阀107，同时开启第一上游汇管101下端设置的四路临界流喷嘴3；

B.当检定流量点为150m³/h—2000m³/h，打开第一汇管强制密封球阀107，关闭第二汇管强制密封球阀108，同时；

C.当检定流量点大于为2000m³/h时，打开第二汇管强制密封球阀108；

当检定DN50-DN100高精度流量计时，关闭第一入口104，检定气经过第二入口105进入第一上游汇管101，通过开启的不同路数的临界流喷嘴3，由出口排到下游；

A.当检定流量点小于等于150m³/h时，关闭第一汇管强制密封球阀107；

B.当检定流量点大于150m³/h，打开第一汇管强制密封球阀107，同时关闭第二汇管强制密封球阀108；

当检定DN150高精度流量计时，关闭第一入口104、第二入口105和第二汇管强制密封球阀108，检定气经过第三入口107进入第三上游汇管103，通过开启的不同路数的临界流喷嘴3，由出口排到下游。

当检定工作标准流量计组或检定DN250-DN300高精度流量计时，检定气经过第一入口104进入装置，通过开启的不同路数的喷嘴，由出口排到下游。当检定流量点小于等于150 m³/h时，关闭第一上游汇管强制密封球阀107，仅使用第一上游汇管101下端连接的四路喷嘴就可以实现检验，这样减少了管容，提高了检定准确度；当检定流量点小于等于2000m³/h，不开启第二上游汇管强制密封球阀108，减小检定时第三上游汇管103下端连接的五路喷嘴中管容的影响；当检定流量点大于为2000 m³/h时，打开第二上游汇管强制密封球阀108，同时开启第三上游汇管103下端连接的五路喷嘴，使装置的流量范围满足被检流量点。

当检定DN50-DN100高精度流量计时，关闭第一入口104，检定气经过第二入口105进入装置，通过开启的不同路数的喷嘴，由出口排到下游。当检定流量点小于等于150 m³/h时，关闭第一上游汇管强制密封球阀107，第一上游汇管101下端连接的四路喷嘴就可以实现检验，这样减少了管容，提高了检定准确度；当检定流量点大于150 m³/h，打开第一上游汇管强制密封球阀107同时关闭第二上游汇管强制密封球阀108，减小检定时右侧管容的影响。DN100涡轮流量计最大量程不超过1000m³/h，故而不需要开启第二上游汇管强制密封球阀108；当检定DN150高精度流量计时，关闭第一入口104和第一上游汇管强制密封阀107，检定气经过第三入口106进入装置，通过开启的不同路数的喷嘴，由出口排到下游。DN150涡轮流量计最大量程不超过2000 m³/h，无需开启第二上游汇管强制密封球阀108，减小检定时第三上游汇管103下端连接的五路喷嘴中管容的影响。

本实用新型在国家石油天然气大流量计量站榆林检定点的设计过程中，采用该装置实现了对工作级标准流量计和其他高精度流量计的检定。减少了小流量检定时的管容1.3m³，提高了检定时的系统测量不确定度。【计算过程：

1）装置未优化的计算管容V1=1.457m³，在4.2MPa检定时天然气存量标准工况体积V10=43*V1=62.65m³；

2）装置优化后计算管容V2=0.162m³，在4.2MPa检定时天然气存量标准工况体积V20=43*V2=6.97m³。

按照检定规范，检定时应保证压力波动不超过0.5%，在温度保持不变的情况下，管容天然气存量标准工况体积变化量ΔV=（V1-V2)*0.5%=0.28m³，影响流量测量值的最大不确定度为uq=(ΔV/V2)^1/2=0.2。】本实用新型精简了零泄漏强制密封球阀的数量，减少了装置投资成本约50万美元和阀门维护成本20万/年。本实用新型中涉及的装置部件均为现有装置，可在市场上直接购买。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。本实用新型中未详细说明的装置及结构均为现有技术，本实用新型中将不再进行一一说明。

Claims

1.一种天然气大流量实流检定次级标准装置，其特征在于：包括上游汇管（1）、下游汇管（2）和十五路并联设置的临界流喷嘴（3）；每个临界流喷嘴（3）下端均与下游汇管（2）连通，每个临界流喷嘴（3）上端均与上游汇管（1）连通；每个临界流喷嘴（3）上游均设有整流器（4），每个临界流喷嘴（3）下游均设有伸缩器（5）。

2.根据权利要求1所述的一种天然气大流量实流检定次级标准装置，其特征在于：所述的上游汇管（1）包括第一上游汇管（101）、第二上游汇管（102）和第三上游汇管（103），所述的第一上游汇管（1）与第二上游汇管（2）之间通过第一汇管强制密封球阀（107）连接，第二上游汇管（2）与第三上游汇管（103）之间通过第二汇管强制密封球阀（108）连接；第一上游汇管（101）上设有两个入口，第一入口（104）和第二入口（105），第一入口（104）管线为DN250，第二入口（105）管线为DN100；第二上游汇管（102）上设有一个第三入口（106），第三入口（106）管线为DN150。

3.根据权利要求2所述的一种天然气大流量实流检定次级标准装置，其特征在于：所述的第一上游汇管（101）连接有四路临界流喷嘴（3），四个临界流喷嘴（3）为DN50喷嘴，流量分别为10 m³/h、20 m³/h、40 m³/h和80m³/h；第一上游汇管（101）为DN250。

4.根据权利要求2所述的一种天然气大流量实流检定次级标准装置，其特征在于：所述的第二上游汇管（102）连接有六路临界流喷嘴（3），六路临界流喷嘴（3）为DN100喷嘴，其中两个临界流喷嘴（3）的流量分别为160 m³/h和320 m³/h，其余四个临界流喷嘴（3）的流量均为400 m³/h，第二上游汇管（102）为DN300。

5.根据权利要求2所述的一种天然气大流量实流检定次级标准装置，其特征在于：所述的第三上游汇管（103）连接有五路临界流喷嘴（3），五路临界流喷嘴（3）均为DN100喷嘴，流量均为400 m³/h；第三上游汇管（103）为DN300。

6.根据权利要求1所述的一种天然气大流量实流检定次级标准装置，其特征在于：所述的伸缩器（5）下游设有下强制密封球阀（7）。

7.根据权利要求1所述的一种天然气大流量实流检定次级标准装置，其特征在于：所述的整流器（4）上端设有上强制密封球阀（6）。