国际气体流量测量技术的新进展

国际气体流量测量技术的新进展 孙延祚 KOOS VAH HEI BEN 北京化工高校 摘 要 文章从以下6个方面综述了当今国际上气体流量测量技术的最新进展；（1）在加拿大新建成的TCC高压自然气大流量标准装置，它是目前世界上最精确的高压气体流量标定站；（2）全新的大流量气体流量传递标准-----世界第一个工业用大型旋转活塞（腰轮）式校准仪；（3）新一代的气体超声流量计；（4）新型气体腰轮番量计；（5）用于自然气国际贸易输送的计量系统；（6）用于较小量点的新型自然气安排计量系统。 主题词 气体 流量计量 装置 系统 流量计 技术 发展 目前世界上最精确的高压气体流量标定站 世界上唯一的一种旋转活塞（腰轮）式校准仪具有标定站的“看站狗”WATCH BOG）实力。利用它能够实现从主参比标准流量计到主基准的更干脆的连接（溯源），详见下文IRPP。这个溯源链是由NMI确保和认证的，安装在加拿大WINNIPEG。 安装在加拿大WINNIPEG 的TCC流量标定站的总不确定度2000年底将达0.15。（目前已公认为0.2）。IRPP校准仪利用现代化的Instromet 的最新监控序列软件（ ISS Supervisory Suite Software ）来获得全部测量结果，该软件供应了一个快速、精确和友好的用户界面。对全部信号，包括流量的快速采样（仅3秒）能充分利用全部的流淌信息，能使测量的持续（持续）时间最佳化，是获得一个客观的不确定度结果的基础。为确保测量结果的完善一样，系统已被最佳化。它能进行快速的误差检测。 第一个工业用大型旋转活塞式校准仪（IRPP） 在进行大量的探讨和多数次的试验之后， Instromet 独特的旋转活塞式（腰轮）校准仪现已安装在加拿大的TCC流量标定站。该校准仪是基于一系列的无脉动的气体腰轮番量计，能在很宽的压力和流量范围内供应高度精确的流量测量结果。它所具有的只有在试验室中才能取得的精确度和重复性使其能相当可观地减小一个流量标定装置的总不确定度。 图 1 高压气体流量标定站 工业用旋转活塞式校准仪（IRPP）的主要特点； （1） 极高的精确度；（2）极好的重复性；（3）与标定站的安装无关；（4）与气体的温度、 压力和组分无关；（5）极宽的量程比；（6）可量测性好；（ Scalable ）可将IRPP系统安装在 气体贸易输送计量站或流量测试装置处，在这里可利用IRPP作为备用的传递标准，以便对其它流量计进行常规的例行的检定。它的测量核心组件（盒式芯子）是便携的，使其能很便利地将该核心组件运至溯源的主基准（更高级的检定试验室）。 专用的软件系统能输出快速响应的流量信号并减小不必要的数据，从而将IRPP制作成一个现实的校准仪式的标准流量计。 超声流量计的最新一代产品-----“运动跑车” 最新一代的气体超声流量计已经出现。这种杰出的流量计的超声探头（传感器）相对于流量计表体处于垂直方位，这与传统的沿倾斜角度插入的传感器不同。专为4英寸（100 mm）到8英寸（200mm）管道而设计的这种新型Q Sonic----3气体超声流量计结构是特别紧凑的，它运用于气体的贸易输送计量。声道的配置仍旧依据已证明且受专利爱护的双反射原理，同时结合通过管道中部的单反射声道。目前始终在生产的Q系列超声流量计中也是采纳双反射声道与单反射声道相结合的原理。 将传感器安装在测量管的半顶部，这样做一方面是为了便于维护，另一方面也是为了防止在传感器槽（凹、 空穴）处聚集液体。因此这个新一代的超声流量计能更好地适用于湿气体的场合。 在新一代的超声流量计的结构设计方面的，另一个特点是；在线带压更换传感器仍是一个由用户确定的任选项。有特地为此而开发的抽出工具。利用此抽出工具可以无须降低管道中的压力，仅在几分钟之内更换传感器。 对于新一代的超声流量计，超声频率已被提高到200KHZ ，其结果是使信噪比得以改善。这使得新一代的超声流量计对于由调压器或调整阀所产生的噪声更不敏感。 气体腰轮番量计技术的最新产品 作为腰轮番量计中常用的盒式组件结构的一种替代物,Instromet 的工程师们开发出了结构极为紧凑的具有极优良计量特性的IRM---3型气腰轮番量计。它能使通过测量室的气体泄露量达到最小，同时使由腰轮输送的气体体积（容积）达到最大。 IRM----3的表体特别牢固，不行能由于安装中的未对准而发生表体变形。而一般常规气体腰轮番量计安装时，经常由于管道轴线与流量计轴线的不同轴而使壳体变形，易发生腰轮被卡死而停转的故障。IRM---3则不会发生此种卡死故障。 与Instromet 扩展其精密测量前沿的传统一样，Instromet 开发出了专利的IRM DUO型气体腰轮番量计。它消退了一般腰轮番量计中所固有的主要脉动（本质上是气体流量的脉动）。通过在一个表体中精致地安装耦合了的两对腰轮，而每对腰轮所产生的脉动正好支配得彼此相对，从而获得气流的平滑的（无脉动）流淌。这种DUO原理现已胜利地用于IRM1系列较大口径的气体腰轮番量计，和用于4英寸（100mm）到6英寸（150mm）口径IRM3型气体腰轮番量计。全部这些新型腰轮番量计工作时，都有无与伦比的宁静和平稳。 IRM---3系列气体腰轮番量计的供货口径为1.5英寸（40mm）--6英寸（150mm），它相应的流量测量范围是；0.6----100m3 / h（1.5---38M，亦即G25G650），气体的工作压力可达1.6MPa。此种流量计的精度优于1，重复性优于0.1，量程比大于1100。气体工作温度范围-300℃---600℃ 。IRM---3系列腰轮番量计已由几个国际上主要的权威计量机构批准可用于贸易输送计量。 享有国际声誉的边疆计量系统 由于因用了Instromet的ISS监控序列软件包，已达到具有99.99利用率的有100冗余度的总能量系统。ISS的先进的彩色图形显示具有历史趋势、报警和广泛的维护功能。这使得系统运行很省事。高级计算包括用于过程的量与质的测量和支持冗余度的一个完整的流量库。计量系统可通过ISS系统或中心计算机实现完整的自控。各种报表完全可以按规格改制。有可以利用的内部互联网（In-tranet）支持软件。Instromet始终在供应完整的高水平边疆自然气计量系统的交钥匙工程。已完成的几个工程有 （1）瑞士Transitgas,WaIIbach 站在6.75 MPa下1990 680 m3/h,4 24 Q.Sh