西南石油大学天然气集输设备

西南石油大学天然气集输设备第1页/共107页2023年4月27日2油（液）气分离器第2页/共107页2023年4月27日3

从气井中开采出来的天然气，常带有一部分液体（水和凝析油）和固体杂质（如岩屑粉尘）等。这些杂质不仅腐蚀管道、设备、仪表，而且还可以堵塞阀门、管线影响正常生产。因此，从井场来的流体必须在集气（油）站进行脱除机械杂质和处理，然后才能进入输气干线。另外，天然气在经过长输管道到达末站（城市门站）等时，由于管线内腐蚀等原因，不可避免的含有机械杂质，必须进行脱除。第3页/共107页2023年4月27日41.1天然气分离的方法：

相分离

在一定的压力和温度下，气液混合物将形成一定比例和组成的液相和气相，即相分离。机械分离

用机械分离的方法把液相（或固相）和气相分开，称之为机械分离。1、概述第4页/共107页2023年4月27日51.2天然气分离的基本目的：从气流中分离掉液体和固体；从油流中分离掉气体和固体以及游离水；利用相对密度的差异将混合的液体分离成两种或三种流体等。第5页/共107页2023年4月27日61.2四个操作要求（功能）：油和气或气和液的基本“相”的分离；脱除气相中所夹带的液沫（雾状）；脱除液相中所包含的气泡；从分离器内分别引走已经分离出来的气相和液相，不允许它们彼此有重新夹带掺混的机会。第6页/共107页2023年4月27日7四个部分（段）：基本相分离段——流体从管线进入分离器，首先通过基本“相”分离段，使流体带有的能量得到控制或消减；重力沉降段——使气体和液体的流量能保证流体在分离器内的速度经常在最大的允许线性速度以内，以便它们得到分离和沉降；除雾段或聚集段——减少气体的紊流，使气体中夹带的液沫聚集、分离出来；液体收集和引出段——使已分离的液（固）和气相不再彼此重新夹带，掺混，将它们分别地引走。分离器中的压力用压力控制阀来保持。第7页/共107页2023年4月27日82、重力式两相分离器2.1重力沉降分离原理

重力沉降是分散相液滴在重力作用下，与周围气体发生相对运动，并实现分离的过程。

液滴的重力沉降速度是指液滴相对于周围流体的沉降运动速度。影响重力沉降的因素很多，有颗粒的形状、大小、密度、流体的种类、密度、粘度等。液滴颗粒的沉降速度阻力系数ζ是雷诺数Re的函数第8页/共107页2023年4月27日92.2碰撞分离（聚结）原理碰撞分离就是利用碰撞作用把在沉降分离中未能除去的较小的液滴除去。

油气分离器中完成碰撞分离作用的部件叫除雾器。

除雾器内气体的通道是曲折的，携带着油雾的气体进入除雾器，在其中被迫绕流时，由于油雾的密度比气体大，惯性大，油雾不完全随气流改变运动方向，于是被碰撞到经常润湿的结构上被吸附。这些油雾不断被吸附积蓄，沿结构垂直面流下。第9页/共107页2023年4月27日102.3动量改变分离原理

流体中不同密度的各相有不同的动量。如果两相流突然改变方向，较大动量的重流体微粒，不能象轻的流体那样迅速转向，所以就要产生分离。流动中的两相分离，通常采用动量法，如分离器的进口初级分离部分就是利用改变动量实现分离的典型例子。第10页/共107页2023年4月27日112.4重力式两相分离器的分离过程图1卧式分离器示意图第11页/共107页2023年4月27日12图2立式分离器示意图第12页/共107页2023年4月27日13图3常规过滤分离器示意图第13页/共107页2023年4月27日142.5卧式与立式分离器的比较分离器重力沉降部分中液滴下沉方向看，在立式分离器中两者相反，在卧式分离器中两者相互垂直。在卧式分离器中，液滴更易于从气流中分出，因而卧式分离器适合于处理带液量较大的流体。在卧式分离器中，气液界面面积较大，集液部分液体中所含有的气泡易于上升至气相空间，即所得的液体中含气量少。此外，卧式分离器还有单位处理量成本低，易于安装、检查、保养、易于制成撬装式等优点。第14页/共107页2023年4月27日15立式分离器占地面积小，适合于处理含固体杂质较多的油气混合物，可以在底部设置排污口定期排放和清除固体杂质。卧式分离器处理含固体杂质较多的油气混合物时，由于固相杂质有45℃~60℃的静止角，故在分离器底部沿长度方向需设置几个排放口。卧式分离器具有较小的液体波动容量。立式分离器也有与生产过程无关的某些缺点卸压阀和某些控制器在没有特别的扶梯和平台时，可能是难以操作维修的；因高度的限制，分离器在搬动时必须从滑橇上拆卸下来。第15页/共107页2023年4月27日16

总之，对于正常的油气分离，特别是出现乳化、泡沫或高气油比的场合，卧式分离器可能是最经济的。在低气油比的场合，立式分离器工作得最有效，在非常高的气油比场合，（比如在从气体中仅仅需要脱除液体雾沫所使用的气体洗涤器）也可以使用立式分离器。第16页/共107页2023年4月27日172.6两相分离器的外壳及内部构件2.6.1分离器的外壳

为内部承受压力的容器。它是一个圆形筒体，其内径及长度的尺寸，根据气体和液体的处理量，以及操作压力和温度等参数来设计确定，两端有通常是椭球形或球形的封头。筒体及封头的壁厚，按高压容器设计的要求及方法设计成有足够的厚度，以承受高的压力。第17页/共107页2023年4月27日182.6.2进口转向器1.导流档板

可能是球形盘，平板，角铁，锥形物，或者是任何一种能使液流方向和速度快速变化的东西。档板主要是用结构支撑加以固定，以承受冲击动量载荷。使用半球形或锥形的装置，其优点是它比板或角铁所产生的扰动要小些，从而减少再夹带或乳化的问题。第18页/共107页2023年4月27日192.旋风式进口

应用离心力，分离流体成为油气。这种进口可以是旋风式通道或者是环绕筒壁的切线流道。这些装置是属于专利性的，使用一个进口喷咀就足以产生一个围绕着内筒回转大约6m/s的液流速度，内筒的直径不大于分离器直径的2/3。第19页/共107页2023年4月27日203.波浪破碎器

在长的卧式分离器内，有必要安装波浪破碎器，波浪破碎器不过是一些垂直挡板横跨在气液界面之上并与流动方向垂直。第20页/共107页2023年4月27日214.除沫板

当气泡从液体中逸放出来时，在气液界面可能形成泡沫。在进口处加入化学处理剂就可以使泡沫稳定下来。更为有效的解决办法是迫使泡沫流经一系列倾斜的平行板片或管束，以便于泡沫聚结。第21页/共107页2023年4月27日225.气相整流构件

当液流进入分离器后，在转向器旋风口或动能吸收器的作用下，进行了初步分离，初分的气相处于紊流状态，对液滴的自然重力沉降不利。“整流”构件，即在分离器内某一长度范围内设置一系列并有适当间距的平行薄板，气体通过狭窄的平行间隙时，作层状流动，促进了气相中液滴的重力沉降。该构件在气相负荷高、气速较大的场合十分有用。第22页/共107页2023年4月27日236.雾沫脱除器（除雾器）

两种最常用的雾沫脱除装置：丝网垫和叶板。

丝网垫是由很细的不锈钢丝缠绕成紧密的园柱形填料垫层。液滴碰击到丝网上，聚积起来。丝网的效果很大地依赖于气体有一个恰当的速度范围。如果速度太大，分离出来的液体将被再夹带到气流中，如果速度较低，烃蒸汽漂流经过丝网，这样就没有液滴的碰击和聚积。第23页/共107页2023年4月27日24

丝网垫的结构，通常规定成某种厚度（一般是75到180mm）和某种筛网密度（一般是每立方米160到190kg）。尺寸适宜的丝网除雾器可以脱除99%的10微米和更大些的液滴，但容易堵塞。第24页/共107页2023年4月27日25

叶板除雾器迫使气体在平行板内为层流，并使流动方向改变。液滴碰击到板面上就聚积起来，并向下沉降到液体收集处，然后液体按规定路线进入分离器的液体收集段。叶板式除雾器在制造厂制成序列，以保证既是层流，又有某一最小的压力降。第25页/共107页2023年4月27日26拱板除雾器

是由一系列同心波纹圆筒组成，这样就增大了液滴在圆筒表面的聚结面积。第26页/共107页2023年4月27日27

除雾器的作用是把沉降分离不能除去的微小液滴去掉，因此，不能处理携带有大量液滴的气体，更不能代替重力沉降分离段的作用。第27页/共107页2023年4月27日282.7其它形式的分离器2.7.1旋风分离器

旋风分离器的主要特点是天然气和被分离液体沿分离器筒体壁切线方向以一定速度进入分离器，并沿筒体内壁作旋转运动。由于被分离液滴的密度远大于气体，因而液滴在此旋转运动中被抛向筒体壁，并附着在筒体壁上，聚集成较大液滴而沿筒体壁向下流动，最后流入分离器的集流段而被排放出去。旋风分离器的工作与气体进入分离器的线速度密切相关，而线速度的大小又直接与气体处理量有关。第28页/共107页2023年4月27日29

旋风分离器尽管有较高的分离效率，但却不适应负荷波动较大的场合，因而在负荷波动较大的集输站场与单井集气站中的应用受到限制。图5旋风分离器示意图第29页/共107页2023年4月27日30压缩机第30页/共107页2023年4月27日311.离心压缩机1.1离心式压缩机的主要特点和结构1.1.1离心压缩机的特点

流量大

离心压缩机中气体是连续流动，流通截面较大，同时叶轮转速很高，故流量很大，进气量在5000m3/min以上。转速高

离心压缩机中转子只作旋转运动，转动惯量小，且与静止部件不接触。这不仅减少了摩擦，还可大大提高转速。结构紧凑

机组重量及占地面积都比同一气量的活塞压缩机小得多。第31页/共107页2023年4月27日32运转可靠

由于转动部件与静止部件不直接接触摩擦，因而运转平稳、排气均匀、易损件少，一般可连续运转一年以上。不需备用机组，维修量小。单级压力比不高

目前排气压力需在500105Pa以上时，只能使用活塞压缩机。效率稍低

由于离心压缩机中气流速度较大，造成能量损失较大，故效率较活塞压缩机稍低。离心压缩机转速高、功率大、无备机，一旦发生事故，后果是严重的，需有一系列紧急安全保障设施。第32页/共107页2023年4月27日33第33页/共107页2023年4月27日341.1.2离心式压缩机的主要结构

离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。转子由主轴、叶轮、联轴器等组成，有时还有轴套、平衡盘。定子由机壳、隔板、密封（级间密封和轴密封）、进气室和蜗室等组成。其中隔板由扩压器、弯道、回流器等组成。有时在叶轮进口前设有进气导流器（预旋器）。第34页/共107页2023年4月27日35

垂直剖分型也称筒型（图1-5），壳体是圆柱形的整体，两端采用封头。这种结构最适用于压缩高压力和低分子量、易泄漏的气体，气缸是圆柱形的整体，能承受较高的压力。1．壳体

离心式压缩机的壳体结构主要有水平剖分型和垂直剖分型两种。水平剖分型的壳体分为上、下两半（图1-4），出口压力一般低于7.85MPa，是用途最广泛的一种结构型式。第35页/共107页2023年4月27日362．叶轮

离心式压缩机的叶轮又称工作轮，是使气体提高能量的唯一元件。叶轮按其整体结构可分为开式、半开式和闭式三种，压缩机中实际应用的是半开式和闭式两种。叶轮随叶片出口角2（见1-6）的不同，可分为前向叶轮(不采用)、径向叶轮和后向叶轮。第36页/共107页2023年4月27日373．扩压器

常在叶轮后设置流通面积逐渐扩大的扩压器，用以把速度能转化为压力能，以提高气体压力。无叶扩压器效率较低，结构简单，同一无叶扩压器可与不同出口角的叶轮匹配工作。适于工况变化较大的情况。叶片扩压器具有相同扩压度时，叶片扩压器的径向尺寸比无叶扩压器小，对于工况变化小的情况，为了提高效率，以采用叶片扩压器较好。第37页/共107页2023年4月27日384．轴封

在离心式压缩机的各级之间和主轴穿过机壳处，为了防止泄漏，安装轴封装置。轴封型式有迷宫密封、机械密封、浮环密封和抽气密封等。迷宫密封是在密封体上嵌入或铸入或用堵缝线固定多圈翅片，构成迷宫衬垫。浮环密封适用于大压差，高转速的离心式压缩机。

机械密封主要用于清洁的气体、重烃气体和冷剂气体等。

第38页/共107页2023年4月27日391.1.3离心式压缩机的辅助系统1.润滑油和密封油系统

离心式压缩机的润滑油系统由油箱、油过滤器、油冷却器、安全阀、单向控制阀、油泵和驱动机、压力表等组成。2.其它辅助系统

离心式压缩机还包括有齿轮箱或联轴器、轴向位移安全器和冷却分离器等辅助设备。第39页/共107页2023年4月27日401.1.4驱动压缩机的动力机

电动机、蒸气轮机、燃气轮机、柴油机和天然气发动机等。天然气输送管道内所输送的介质本身就是优质的动力燃料，使得燃气轮机和天然气发动机在天然气压缩机站的使用上占有绝对的优势。离心式压气机输气量大、转速高，普遍采用燃气轮机直接驱动。第40页/共107页2023年4月27日411.2离心式压缩机的操作性能

离心式压缩机的特性基本上取决于速度而不取决于结构，即排气量的变化与速度成正比，产生的压头与速度的二次方成正比，所需功率与速度的三次方成正比。操作特性由系统阻力所决定。在选择压缩机之前必须先确定系统的能力和任务。

第41页/共107页2023年4月27日421.3离心式压缩机的喘振任何离心压缩机按其结构尺寸，在某一固定的转速下，都有一个最高的工作压力，在此压力下有一个相应的最低的流量。当离心压缩机出口的压力高于此数值时，就会产生喘振。第42页/共107页2023年4月27日43喘振的现象：

发生喘振时，机组开始强烈振动，伴随发生异常的吼叫声，而且是周期性地发生；和机壳相连接的出口管线也随之发生较大的振动；进口管线上的压力表指针大幅度摆动；出口止回阀处发生周期性的开和关的撞击声响；主电动机的电流表指针大幅度的摆动；在操作仪表上，流量表等也发生大幅度的摆动。

第43页/共107页2023年4月27日44喘振的危害：喘振对压缩机的迷宫密封损坏较大。由于密封的损坏，将使润滑油窜入流道，影响冷却器和冷凝器的效率。严重的喘振很容易造成转子轴向窜动，烧坏止推轴瓦，叶轮有可能被打碎。极严重时，可使压缩机遭到破坏，会损伤齿轮箱，电动机以及连接压缩机的管线和设备等。第44页/共107页2023年4月27日452.活塞式压缩机2.1活塞式压缩机工作原理

活塞式压缩机由曲柄连杆机构将驱动机的回转运动变为活塞的往复运动，气缸和活塞共同组成实现气体压缩的工作腔。活塞在气缸内作往复运动，使气体在气缸内完成进气、压缩、排气等过程，由进、排气阀控制气体进入与排出气缸。图2－1第45页/共107页2023年4月27日462.2活塞式压缩机的特点优点（与离收压缩机相比）：适用压力范围广。这种机器依靠工作容积变化的原理工作，因而不论其流量大小，都能达到很高的工作压力。目前工业上超高压压缩机的工作压力已可达350MPa。热力效率较高，功率消耗较其它型式压缩机低。对介质及排气量的适应性强。可用于较大的排气量范围，且排气量受排气压力变化的影响较小。当介质密度改变时，压缩机的容积排量和排气压力的变化较小。

第46页/共107页2023年4月27日47主要缺点：往复惯性力大，使转速不能太高，故机器较笨重，大排量者尤甚。结构复杂、易损件多，使维修工作量大。排气不连续，造成气流压力脉动，易产生气柱振动。由于以上特点，活塞压缩机主要适用于中、小流量而压力较高的场合。在石油化工厂中，用压缩机输送工艺气体或动力气体。第47页/共107页2023年4月27日482.3活塞式压缩机的种类

按气缸中心线的相对位置分为以下几种型式。1.立式压缩机

立式压缩机的气缸中心线和地面垂直。由于活塞环的工作表面不承受活塞的重量，因此气缸和活塞的磨损较小，活塞环的工作条件有所改善，能延长机器的使用年限。立式压缩机的机身形状简单、重量轻，不易变形。往复惯性力垂直作用在基础上，基础的尺寸较小，机器的占地面积小，但是要求厂房高，机体稳定性差，对大、中型结构的压缩机，安装、操作维修都较困难。第48页/共107页2023年4月27日492.卧式压缩机

卧式压缩机的气缸中心线和地面平行，分单列或双列，且都在曲轴的一侧。由于整个机器都处于操作者的视线范围之内，管理维护方便，曲轴、连杆的安装拆卸都较容易。其主要缺点是惯性力不能平衡，故转速的增加受到限制，导致压缩机驱动机和基础的尺寸及质量大，占地面积大。多级压缩时，只能采用多缸串联，因而气缸、活塞的装拆不方便。在大、中型压缩机领域内已被淘汰。但因有结构紧凑，零件少，缸与缸串联可避免采用高压填料等的优点，小型高压的机器中仍有采用。第49页/共107页2023年4月27日503.角度式压缩机

角度式压缩机的各气缸中心线彼此成一定的角度，但不等于180。由于气缸中心线相互位置的不同，又区分为L型、V型、W型、扇型等。该结构装拆气阀、级间冷却器和级间管道设置方便，结构紧凑、动力平衡性较好。多用作小型压缩机。第50页/共107页2023年4月27日514.对置式压缩机

气缸在曲轴两侧水平布置，相邻的两相对列曲柄错角不等于180。对置式压缩机分两种：一种为相对两列的气缸中心线不在一直线上，制成3、5、7等奇数列；另一种曲轴两侧相对两列的气缸中心线在一直线上，成偶数列，相对列上的气体作用力可以抵消一部分，用于超高压压缩机。第51页/共107页2023年4月27日525.对称平衡式压缩机

对称平衡压缩机，如图所示。两主轴承之间，相对两列气缸的曲柄错角为180，惯性力可完全平衡，转速能提高；相对列的活塞力能互相抵消，减少了主轴颈的受力与磨损。多列结构中，每列串联气缸数少，安装方便，产品变型较卧式和立式容易。第52页/共107页2023年4月27日532.4活塞式压缩机的附属系统2.4.1冷却系统

压缩机需要冷却的部位有：气缸、中间和后冷却器、润滑油冷却器等。冷却系统配置方案有串联、并联和混联等。串联流程适用两级压缩机。并联流程适用于多级压缩机。混联流程适用于多级压缩机。第53页/共107页2023年4月27日542.4.2润滑油系统

活塞式压缩机气缸及填料处的润滑油由多头注油器注入。运动机构的循环润滑油系统，一般由油泵、油箱、滤油器、油冷却器、止回阀等组成。第54页/共107页2023年4月27日552.5.3气体脉动控制

活塞式压缩机进气和排气的周期性，造成进气管和排气管（包括级间管道）内气流脉动，使压缩机耗功增加，威胁压缩机的安全运行。脉动是活塞式压缩机的固有特性，必须对其进行控制，目的：使进入和排出压缩机的气流平稳；避免压缩机过负荷或欠负荷；降低总的振动量。使用缓冲器（压力容器）和脉动阻尼器。第55页/共107页2023年4月27日56天然气流量计第56页/共107页2023年4月27日57

测量天然气的流量仪表种类很多，常用的主要有差压式流量计、容积式流量计、速度式流量计等。我国目前使用最多的是标准孔板节流装置差压式流量计。测量天然气的速度式流量计使用较多的是涡轮流量计。测量天然气流量的容积式流量计主要有罗茨流量计（腰轮流量计）和旋叶式流量计。

最近十几年来，涡街流量计、音速喷嘴和超声波流量计也逐步被采用。第57页/共107页2023年4月27日581.1工作原理

孔板流量计属于差压式流量计。当气体流经管道中的节流件孔板时，气体的流动截面在节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，动能增加，静压能降低，于是在节流件的上、下游侧便产生压力差，流速越大，压力差越大，流速减小，压差将减小，这种现象就叫做流体的节流现象。1.孔板流量计第58页/共107页2023年4月27日59

实践证明，节流件前后的压差信号Δp与流量Q有如下的关系：流量Q与差压Δp的开平方成正比例关系，所以通过检测出流体流经节流件后产生的压差信号Δp，也就可以间接地测出对应的流量Q，这就是差压式节流装置的测量原理。第59页/共107页2023年4月27日60

天然气流量计算的实用公式Qn—标准状态下天然气体积流量，m3/s；As—秒计量系数，；C—流出系数；E—渐近速度系数；d—孔板开孔直径，mm；FG—相对密度系数；ε—可膨胀性系数；Fz—超压缩因子；FT—流动温度系数；P1—孔板上游侧取压孔气流绝对静压，MPa；ΔP—气流流径孔板时产生的差压，Pa.第60页/共107页2023年4月27日611.2组成和安装1.2.1差压式流量计的组成

测量天然气流量的差压式流量计由标准节流装置(如标准孔板节流装置)、导压系统及记录差压的差压计这三部分组成。如图所示。

第61页/共107页2023年4月27日62

孔板流量计大体上可分为一次仪表、二次仪表和上下游直管段。第62页/共107页2023年4月27日63(1)一次仪表

一次仪表有孔板及孔板夹持器。根据取压方式不同可分为环室取压、法兰取压、角接取压和D-D/2取压。SY/T6143只有法兰取压和角接取压。第63页/共107页2023年4月27日64(2)二次仪表

二次仪表主要是温度压力测量设备和数据处理系统。典型的有双波纹和变送器两种配置方式。双波纹配置：双波纹配置主要是由测量压力和差压的双波纹、温度计和求积仪组成。变送器配置：由压力、差压和温度变送器及数据采集/处理计算机组成第64页/共107页2023年4月27日651.2.2上、下直管段

上游直管段对孔板流量计测量准确度影响较大，对于直管段的内径、同心度和管壁粗糙度都有一定要求，尤其是上游10D和下游4D的测量管，要求更加严格。第65页/共107页2023年4月27日661.3孔板流量计的特点使用历史悠久，在大量实验数据的基础上进行的标准化的产品经过几何检定后就可使用；孔板脏污、磨损和粉尘的沉积对计量准确度影响较大，一般都使计量偏低；要求前后直管段较长，占地多；量程比小，当采用高低量程的差压变送器时，也只有1:10。第66页/共107页2023年4月27日671.4流动调整器（FlowConditioner）

流动调整器分类：分为为流动整直器和真流动调整器。前者的功能仅消除或显著地减小旋涡而可能并不同时调整流动使接近充分发展的流速分布；后者在消除或减小旋涡的同时调整流速分布状况。分为3大类：（1）类是以消除旋涡为主，（2）类用于消除旋涡和改善中等程度速度分布畸变，（3）类用于消除旋涡和改善严重速度分布畸变。第67页/共107页2023年4月27日68第68页/共107页2023年4月27日691.5阀式孔板节流装置

目前在生产中常用的阀式孔板节流装置分为三种类型，即高级式孔板节流装置（GKF型）、普通阀式孔板节流装置（PKF型）、简易阀式孔板节流装置（JKF型）三种。

(1)GKF－F4型高级阀式

高级阀式孔板节流装置是结构新颖的流量测量节流装置。其特点是：在进行流量测量过程中不需要停止介质的输送，而可随时提取其孔板进行检查或更换，以确保计量的准确性。第69页/共107页2023年4月27日70(2)PKF－F4型普通阀式进行流量测量过程中可随时提取其孔板进行检查或更换，这时只须关闭上、下游截止阀，无须拆开管道，打开上盖并摇动提升机构手柄，孔板即能平稳取出，每次提取或更换孔板只需3-5分钟。特别适用于可短暂停气或设有旁通管路中作流量计量用。(3)JKF型简易阀式

简易阀式孔板节流装置特别适用于法兰取压、测量管径小于150mm的管路中作流量计量用。第70页/共107页2023年4月27日712.超声流量计2.1

测量原理

通常将频率高于20kHz的声波叫作超声波。超声波气体流量计有单声道与多声道之分。声道最多的已经可达6个。无论是单声道还是多声道，其基本工作原理都是相同的，即在管道的一侧或两侧嵌置两个能发射和接收声脉冲的探头。其中一个探头发射的声脉冲能被另一个探头接收。第71页/共107页2023年4月27日72图4.1工作原理图

两个探头便构成了声道。在几个毫秒之内两个探头轮流发射和接收声脉冲。沿顺流方向的声道传播的声脉冲的声速增大。即叠加一个气流速的速度分量，而沿逆流方向声道上的声速会减小，因为要减去一个气体流速的速度分量，这就形成了顺流方向与逆流方向传输时间的时间差。第72页/共107页2023年4月27日73式中：q——流体在管道中的工况流量；

A——管道横截面积。由此可见，超声流量计的测量精度取决于声道长度L和时间测量准确度。时差法流速计算公式第73页/共107页2023年4月27日74结构——五声道流量计第74页/共107页2023年4月27日75结构——五声道流量计第75页/共107页2023年4月27日762.2流量计特点工作原理简单，有望成为基准流量计；测量准确度高，量程比大，一般都是1:20，可达到1:100；适应性强，上游10D、下游5D，加上表体约20D，占地少；无可动部件，可直接进行清管作业；受压力变化影响小，在最低使用压力下校准后，就可在全范围内使用；为高科技产品，各厂家的产品都有其独特的专利技术，一次性投资高；多声道，尤其是五声道流量计能适用多种流态。第76页/共107页2023年4月27日773.涡轮流量计3.1工作原理

由图可见，当被测流体流过传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动用期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显示仪表显示。第77页/共107页2023年4月27日783.2计量特性准确度高，一般计量不确定度为0.5~1.0%，精选涡轮可达到0.25%；灵敏度高，量程宽，量程可达到1:30；仪表系数与雷诺数成比例关系而不受介质、压力、温度和流量计的影响，可校正性强；有可动部件，易于损坏；抗脏污能力差，对介质的干净程度要求高。第78页/共107页2023年4月27日794.腰轮流量计

在天然气计量中使用的气体腰轮流量计是的容积式气体流量计的一种。4.1计量原理容积式流量计从原理上讲是一台从流体中吸收少量能量的水力发动机，这个能量用来克服流量检测元件和附件转动的摩擦力，同时在仪表流入与流出两端形成压力降。第79页/共107页2023年4月27日80

容积式流量计的计量原理可用下式表示：

Qv──被测气体的总体积，m3；

N──转子转动的次数；

K──转子转动一周形成的计量腔个数；

V0──单个计量腔的容积，m3。

第80页/共107页2023年4月27日814.3计量特性优点计量精确度高，基本误差一般为±0.5%R，特殊的可达±0.2%R或更高。在旋转流和管道阻流件流速场畸变时对计量精确度没有影响，没有前置直管段要求。可用于高粘度流体的测量。直读式仪表，无需外部能源，可直接获得累积总量第81页/共107页2023年4月27日82缺点结构复杂，体积大，笨重，较大口径流量计体积庞大，一般只适用于中小口径。被测介质种类、介质工况（温度、压力）、口径局限性较大，适应范围窄。大部分只适用洁净单相流体。安全性差，如检测活动件卡死。部分形式仪表（椭圆齿轮式、腰轮式、卵轮式、旋转活塞式）在测量过程中会给流动带来脉动，较大口径仪表还会产生噪声，甚至使管道产生振动。第82页/共107页2023年4月27日83天然气调压器第83页/共107页2023年4月27日841、调压器作用原理1.1调压器的作用

燃气输配系统的压力工况是靠安装在气源厂、储配站、输配管网及用户处的调压器来控制的。作用是将较高的入口压力调至较低的出口压力，并随着燃气需用量的变化自动地保持其出口压力为定值。第84页/共107页2023年4月27日85通常调压器必须包含三个基本部件，如图1所示。敏感元件(薄膜、导压管等)：承受被控压力的作用，出口压力的任何变化通过薄膜使节流阀移动。给定压力部件：给定压力值可以由固定的重块、弹簧或直接作用于薄膜上的燃气压力确定，它与被控压力作用方向相反。可调节流阀：它设置在燃气流中，受敏感元件(薄膜)的控制。该节流阀可以是提升阀、滑动阀、活塞阀、蝶阀、旋塞阀等。第85页/共107页2023年4月27日86图1第86页/共107页2023年4月27日871.2直接作用式调压器作用原理

直接作用式调压器只依靠敏感元件(薄膜)所感受的出口压力的变化移动节流阀进行调节，不需要利用外部能源。敏感元件就是传动装置的受力元件。根据作用在薄膜的给定压力部件，直接作用式调压器可分为三种形式重块式弹簧式压力作用式第87页/共107页2023年4月27日881.2.1重块式调压器

当出口压力P2发生变化时，通过导压管6使P2压力作用到薄膜1的下方，由于它与薄膜上方重块的给定压力值不相等，故薄膜失去平衡。薄膜的移动，通过阀杆带动节流阀3改变通过孔口的燃气量，从而恢复压力的平衡。图2第88页/共107页2023年4月27日89重块式调压器特点：导压管应能正确反应出口压力P2之值，故必须远离阀门、弯头等不稳定气流段。改变重块的多少即可增加或减小给定压力值。重块调压器一般用于出口为低压的输配系统。第89页/共107页2023年4月27日901.2.2弹簧式调压器

弹簧式调压器与重块调压器的主要区别在于用弹簧代替重块，调节弹簧调节螺丝即可增加或减小给定压力值，比较灵活、经济，重量较轻。与重块调压器相比薄膜尺寸小一些，减小了调压器尺寸。可调节的进、出口压力范围也大。图3第90页/共107页2023年4月27日91弹簧式调压器与重块式的相同点

两种调压器薄膜上部空间均通大气，薄膜承受着出口压力P2与给定压力之差的作用。他们都不适用于高的出口压力，因为出口压力高，则作用到薄膜上的压力就大，就需要把薄膜面积减得很小，这是不现实的。此外，被控压力增大，薄膜面积减小，重块及弹簧力要增大，则调压器灵敏度减小。当出口压力高时，可使用压力作用式调压器。第91页/共107页2023年4月27日921.2.3压力作用式调压器

压力作用式调压器的给定压力内薄膜上方小室内的压力P确定。克服了重块式及弹簧式调压器的不足之处，适用于较高的出口压力并达到足够的灵敏度。图4第92页/共107页2023年4月27日931.3间接作用式调压器作用原理

间接作用式调压器的敏感元件和传动装置的受力元件是分开的。当敏感元件感受到出口压力的变化后，使操纵机构（如指挥器）动作，接通外部能源或被调介质(压缩空气或燃气)，调节阀门动作。多数指挥器能将所受的力放大，出口压力的微小变化也可导致主调压器的调节阀门动作。间接作用式