一种天然气大流量实流检定系统的制作方法

本发明属于一种实流检定工艺系统，具体涉及一种天然气大流量实流检定系统。

背景技术：

目前，国内的天然气大流量实流检定工艺系统已经形成了较为成熟的典型模式，如图2所示，主要包括了进气口、过滤分离装置、稳压调节阀组、越站调节阀组、主流量调节阀组、旁通流量调节阀组、传统检定台位、高精度检定台位、传统工作级标准装置、传统次级标准装置、传统移动检定车接口和排气口，以及氮气吹扫和放空管线等。

传统工作级标准装置由涡轮流量计（不同流量范围）组成，每一路上下端设置强制密封球阀、氮气吹扫管线、放空管线，下端设置伸缩器等，通过打开不同路的强制密封球阀选择不同路涡轮流量计的组合方式；传统次级标准装置由临界流文丘里喷嘴（不同临界流量）组成，上下端各设置1具汇管，每一路上下端设置强制密封球阀，下端设置伸缩器等，通过打开不同路的强制密封球阀选择不同路临界流文丘里喷嘴的组合方式。

正常工作时，天然气取自依托的分输站或者管网，通过越站调节阀组分流出本站所需的最大检定流量的天然气，经过超压保护、过滤分离、稳压调节后进入检定区，通过主流量调节阀组和旁通流量调节阀组的配合，按照检定规程的要求依次分流出不同气量的天然气经过传统标准装置（次级/工作级）和被检流量计，实现以下检定功能：

a、工作级标准检定被检流量计：

进气口（进气）→过滤分离装置→稳压调节阀组→传统工作级标准装置→传统检定台位→主流量调节阀组→排气口（排气）；

b、次级标准检定工作级标准：

进气口（进气）→过滤分离装置→稳压调节阀组→传统工作级标准装置→传统次级标准装置→主流量调节阀组→排气口（排气）；

c、次级标准检定被检流量计：

进气口（进气）→过滤分离装置→稳压调节阀组→高精度检定台位→传统次级标准装置→主流量调节阀组→排气口（排气）；

d、次级标准校准移动检定车：

进气口（进气）→过滤分离装置→稳压调节阀组→传统移动检定车接口→传统次级标准装置→主流量调节阀组→排气口（排气）。

传统的天然气大流量实流检定系统的检定范围较小，且无法对小流量实现精确检定，系统中管线和强制密封球阀的数量较多，使得整个系统的成本很高，检定管路的管容较大，使得检定时的系统测量不确定度较低。

技术实现要素：

本发明的目的是一种天然气大流量实流检定系统，对传统的天然气大流量实流检定系统进行了优化，增加检定功能，减少阀门和管线数量，降低检定管路的管容，提高检定准确度，减少投资，合理利用已有占地。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种天然气大流量实流检定系统，包括依次连接的进气口、过滤分离装置、稳压调节阀组、旁通流量调节阀组和排气口，包括在进气口和排气口之间的越站调节阀组，包括检定台位、高精度检定台位、工作级标准装置、次级标准装置、主流量调节阀组和移动检定车接口，其特征在于：所述稳压调节阀组的下端除了连有旁通流量调节阀组，还分别连有工作级标准装置和高精度检定台位，所述工作级标准装置包括并列设置的4路涡轮流量计和1路腰轮流量计，4路涡轮流量计的上下端设有第一汇管，腰轮流量计独立设置于第一汇管之外，其上端通过一个普通电动阀与稳压调节阀组的下端相连，腰轮流量计的下端与强制密封球阀连接，所述工作级标准装置可通过涡轮流量计下端的第一汇管和腰轮流量计下端的强制密封球阀与检定台位和次级标准装置连接；所述检定台位的下端与主流量调节阀组的上端相连，所述主流量调节阀组的下端与排气口相连；所述次级标准装置设有三个入口，分别次级标准装置第一入口、次级标准装置第二入口和次级标准装置第三入口，所述次级标准装置第一入口的上端可与工作级标准装置和高精度检定台位的下端相连，所述次级标准装置第二入口和次级标准装置第三入口的上端可与检定台位的下端相连，所述次级标准装置可通过下端的第五汇管与主流量调节阀组的上端相连。

所述工作级标准装置的4路涡轮流量计中的3台的直径为250mm，1台的直径为150mm，1路腰轮流量计的直径为100mm，所述涡轮流量计和其上端第一汇管之间设有普通电动阀，所述涡轮流量计和其下端第一汇管之间设有强制密封球阀，所述工作级标准装置的上端第一汇管上设有1路氮气吹扫管线，下端第一汇管上设有放空管线。

所述次级标准装置包括临界流文丘里喷嘴、上端的第三汇管和第四汇管和下端的第五汇管，第三汇管的下端设有4路并列的临界流文丘里喷嘴，第四汇管的下端可设有11路并列的临界流文丘里喷嘴，所有临界流文丘里喷嘴的下端都与第五汇管相连；所述次级标准装置第一入口和次级标准装置第二入口设在第三汇管上，所述次级标准装置第三入口设在第四汇管上。

所述次级标准装置中与第三汇管相连的4路临界流文丘里喷嘴的直径为50mm，与第四汇管相连的11路临界流文丘里喷嘴的直径为100mm，所述第三汇管和第四汇管的两个管口相连，且在中间设有一个强制密封球阀，所述所有临界流文丘里喷嘴与第三汇管间设有强制密封球阀，与第四汇管间也设有强制密封球阀，所述次级标准装置第一入口的上端设有一个强制密封球阀。

所述检定台位分为5路，其中4路的下端设有两个第二汇管，两路共用1个第二汇管，第二汇管的下端与主流量调节阀组的上端连接，检定台位的另外1路的下端通过一个强制密封球阀直接与主流量调节阀组的上端连接。

所述检定台位的5路台位的管道直径分别为250mm、300mm、200mm、150mm和100mm，所述5路台位的上下端分别设有强制密封球阀，其中4路的强制密封球阀设在上下端汇管和台位之间。

所述移动检定车接口设为两个，分别为移动检定车第一接口和移动检定车第二接口，所述移动检定车第一接口通过s型弯管可拆卸连接在高精度检定台位的上下端接口处，所述移动检定车第二接口同样通过s型弯管可拆卸连接在检定台位中直径为250mm的台位上。

本发明的有益效果：采用优化后的检定系统，实现了次级标准检定工作级标准、次级标准检定被检流量计、次级标准检定移动车、次级标准检定小流量的小管容控制、工作级标准检定被检流量计和工作级标准校准移动车的功能，而且检定流程灵活多样，检定功能更加完善。

1、工作级标准装置采用腰轮流量计作为小口径标准表，提高了小流量段检定的长期稳定性（每年的流量误差变化量不超过0.05%）；简化各管路放空流程设置，减少50mm强制密封阀、截止阀各5个，简化各管路注氮流程设置，减少50mm强制密封阀、截止阀各4个，简化各管路伸缩器设置，取消伸缩器5台，减少投资约126万元。

2、检定台位上端汇管与工作级标准装置下端汇管合并后，减少直径400mm的汇管2具，150mm、200mm的台位减少管容0.8m³，250mm和300mm台位减少管容1.12m³。

3、设置2个移动检定车接口采用s弯管临时接入系统，简化切换管路流程，增加250mm强制密封阀1个，减少100mm强制密封阀1个、300mm强制密封阀5个、400mm强制密封阀1个，减少250mm伸缩器两台，共减少投资约238万元；移动检定车第二接口的设置增加了工作级标准校准移动车的功能。

4、次级标准上端汇管分为大小两个汇管，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。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明的工艺流程图；

图2是传统的天然气大流量实流检定系统流程图。

图中：1.进气口；2.过滤分离装置；3.稳压调节阀组；4.越站调节阀组；5.工作级标准装置；51.传统工作级标准装置；6.检定台位；61.传统检定台位；7.高精度检定台位；8.传统移动检定车接口；81.移动检定车第一接口；82.移动检定车第二接口；9.次级标准装置；91.传统次级标准装置；9-1.次级标准装置第一入口；9-2.次级标准装置第二入口；9-3.次级标准装置第三入口；10.主流量调节阀组；11.旁通流量调节阀组；12.氮气吹扫管线；13.放空管线；14.涡轮流量计；15.腰轮流量计；16.普通电动阀；17.强制密封球阀；18.临界流文丘里喷嘴；191.第一汇管；192.第二汇管；193.第三汇管；194.第四汇管；195.第五汇管；20.排气口；21.伸缩器。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种天然气大流量实流检定系统，如图1所示，包括依次连接的进气口1、过滤分离装置2、稳压调节阀组3、旁通流量调节阀组11和排气口20，包括在进气口1和排气口20之间的越站调节阀组4，包括检定台位6、高精度检定台位7、工作级标准装置5、次级标准装置9、主流量调节阀组10和移动检定车接口，其特征在于：所述稳压调节阀组3的下端除了连有旁通流量调节阀组11，还分别连有工作级标准装置5和高精度检定台位7，所述工作级标准装置5包括并列设置的4路涡轮流量计14和1路腰轮流量计15，4路涡轮流量计14的上下端设有第一汇管191，腰轮流量计15独立设置于第一汇管191之外，其上端通过一个普通电动阀16与稳压调节阀组3的下端相连，腰轮流量计15的下端与强制密封球阀17连接，所述工作级标准装置5可通过涡轮流量计14下端的第一汇管191和腰轮流量计15下端的强制密封球阀17与检定台位6和次级标准装置9连接；所述检定台位6的下端与主流量调节阀组10的上端相连，所述主流量调节阀组10的下端与排气口20相连；所述次级标准装置9设有三个入口，分别次级标准装置第一入口9-1、次级标准装置第二入口9-2和次级标准装置第三入口9-3，所述次级标准装置第一入口9-1的上端可与工作级标准装置5和高精度检定台位7的下端相连，所述次级标准装置第二入口9-2和次级标准装置第三入口9-3的上端可与检定台位6的下端相连，所述次级标准装置9可通过下端的第五汇管195与主流量调节阀组10的上端相连。

采用优化后的检定系统，实现了次级标准检定工作级标准、次级标准检定被检流量计、次级标准检定移动车、次级标准检定小流量的小管容控制、工作级标准检定被检流量计和工作级标准校准移动车的功能，而且检定流程灵活多样，检定功能更加完善。如下：

a.工作级标准检定被检流量计：

进气口1（进气）→过滤分离装置2→稳压调节阀组3→工作级标准装置5→检定台位6→主流量调节阀组10→排气口20（排气）；

b.工作级标准校准移动车：

进气口1（进气）→过滤分离装置2→稳压调节阀组3→工作级标准装置5→移动检定车第二接口82→主流量调节阀组10→排气口20（排气）；

c.次级标准校准移动车：

进气口1（进气）→过滤分离装置2→稳压调节阀组3→移动检定车第一接口81→次级标准装置9→主流量调节阀组10→排气口20（排气）；

d.次级标准检定工作级标准：

a次级标准检定工作级标准小流量段：

进气口1（进气）→过滤分离装置2→稳压调节阀组3→工作级标准装置5→次级标准装置第一入口9-1→次级标准装置9（左边4路喷嘴组合）→主流量调节阀组10→排气口20（排气）；

b次级标准检定工作级标准大流量段：

进气口1（进气）→过滤分离装置2→稳压调节阀组3→工作级标准装置5→次级标准装置第一入口9-1→次级标准装置9→主流量调节阀组10→排气口20（排气）；

e.次级标准检定被检流量计：

a次级标准检定小口径被检流量计：

进气口1（进气）→过滤分离装置2→稳压调节阀组3→腰轮流量计15→检定台位（100mm台位）→次级标准装置第二入口9-2→次级标准装置9（左侧4路喷嘴组合）→排气口20（排气）；

b次级标准检定较大口径被检流量计：

进气口1（进气）→过滤分离装置2→稳压调节阀组3→涡轮流量计14（直径150mm）→检定台位（150mm台位）→次级标准装置第三入口9-3→次级标准装置9（右侧11路喷嘴组合）→排气口20（排气）；

c次级标准检定大口径被检流量计：

进气口1（进气）→过滤分离装置2→稳压调节阀组3→高精度检定台位7→次级标准装置第一入口9-1→次级标准装置9→排气口20（排气）。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上对所述的工作级标准装置5进行具体说明，如图1，所述工作级标准装置5的4路涡轮流量计14中的3台的直径为250mm，1台的直径为150mm，1路腰轮流量计15的直径为100mm，所述涡轮流量计14和其上端第一汇管191之间设有普通电动阀16，所述涡轮流量计14和其下端第一汇管191之间设有强制密封球阀17，所述工作级标准装置5的上端第一汇管191上设有1路氮气吹扫管线12，下端第一汇管191上设有放空管线13。

如图2，传统的天然气大流量实流检定系统中的工作级标准装置5普遍采用涡轮流量计14作为工作级标准表，但是小口径的涡轮流量计14长期稳定性较差。涡轮属于速度式流量计，涡轮叶片和轴存在摩擦力，小流量段的某个临界点以下时，气体受摩擦力的影响很大，测得的叶片转速与实际流体的流速存在一定程度的差异，测量精度较差；而且速度式流量计受雷诺数影响较大re=ρvd/µ，当口径d越小时，气体雷诺数越小，流态趋于层流，平衡性和复现性差，流量计的长期稳定性较差。腰轮属于容积式流量计，小流量段时受摩擦力和雷诺数的影响较小，具有更好的长期稳定性，每年的流量误差变化量不超过0.05%，100mm腰轮流量计15在10~400m³/h量程范围内的误差小-0.15~+0.25%，线性度高，稳定性好，利于流量计误差的修正。因此，本发明选用100mm的腰轮流量计15作为小口径工作级标准流量计。

由于标准流量计安装后不经常拆卸，本发明取消了每一路下端伸缩器21。由于与检定管路连接的放空、氮气吹扫管线12应该设置强制密封球阀17保证零泄漏，而强制密封球阀17的投资比一般球阀较高，因此本发明取消了每一路放空、吹扫的手动强制密封阀、手动阀及相应的管线，仅在上端汇管设置氮气吹扫管线12、下端汇管设置放空管线13，同样能够实现吹扫和放空功能。

总之，本发明的工作级标准装置5采用腰轮流量计15作为小口径标准表，提高了小流量段检定的长期稳定性每年的流量误差变化量不超过0.05%；简化各管路放空流程设置，减少50mm强制密封阀、截止阀各5个，简化各管路注氮流程设置，减少50mm强制密封阀、截止阀各4个，简化各管路伸缩器21设置，取消伸缩器21五台，减少投资约126万元。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上对所述次级标准装置9进行具体说明，如图1所示，所述次级标准装置9包括临界流文丘里喷嘴18、上端的第三汇管193和第四汇管194和下端的第五汇管195，第三汇管193的下端设有4路并列的临界流文丘里喷嘴18，第四汇管194的下端可设有11路并列的临界流文丘里喷嘴18，所有临界流文丘里喷嘴18的下端都与第五汇管195相连；所述次级标准装置第一入口9-1和次级标准装置第二入口9-2设在第三汇管193上，所述次级标准装置第三入口9-3设在第四汇管194上。

所述次级标准装置9中与第三汇管193相连的4路临界流文丘里喷嘴18的直径为50mm，与第四汇管194相连的11路临界流文丘里喷嘴18的直径为100mm，所述第三汇管193和第四汇管194的两个管口相连，且在中间设有一个强制密封球阀17，所述所有临界流文丘里喷嘴18与第三汇管193间设有强制密封球阀17，与第四汇管194间也设有强制密封球阀17，所述次级标准装置第一入口9-1的上端设有一个强制密封球阀17。

次级标准装置9作为核心的标准装置，无论检定工作级标准或被检流量计时，均存在小流量气体首先也需要充满整个上端汇管的情况，一定意义上增加了被检表和标准表之间的管容，降低了系统不确定度。因此本发明对上端汇管分为大、小两个汇管，其中4路50mm10m³/h、20m³/h、40m³/h、80m³/h与小的第三汇管193连接，11路100mm160m³/h、320m³/h、9路400m³/h与大的第四汇管194连接。

1）当检定工作标准流量计组或检定250mm-300mm流量计时，检定气经过次级标准装置第一入口9-1进入装置，通过开启的不同路数的临界流文丘里喷嘴18，由出口排到下端。

2）当检定50mm-100mm流量计时，关闭次级标准装置第一入口9-1装置外的阀门，检定气经过次级标准装置第二入口9-2进入装置，通过开启的不同路数的临界流文丘里喷嘴18，由出口排到下端。

3）当检定150mm流量计时，关闭次级标准装置第一入口9-1装置外的阀门和上端汇管300mm强制密封阀，检定气经过次级标准装置第三入口9-3进入装置，通过开启的不同路数的临界流文丘里喷嘴18，由出口排到下端。

总之，次级标准装置9的上端汇管分为大小两个汇管，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。

实施例4：

本实施例在实施例1的基础上对所述检定台位6进行具体说明，如图1所示，所述检定台位6分为5路，其中4路的下端设有两个第二汇管192，两路共用1个第二汇管192，第二汇管192的下端与主流量调节阀组10的上端连接，检定台位6的另外1路的下端通过一个强制密封球阀17直接与主流量调节阀组10的上端连接。

所述检定台位6的5路台位的管道直径分别为250mm、300mm、200mm、150mm和100mm，所述5路台位的上下端分别设有强制密封球阀17，其中4路的强制密封球阀17设在上下端汇管和台位之间。

检定台位6与工作级标准之间的管容属于检定过程中的有效管容，应该尽可能小，提高检定系统的不确定度，因此本发明取消了传统模式如图2中相邻口径的被检流量计上端设置小汇管，所有检定台位6的上端汇管均与工作级下端汇管共用。检定台位6上端汇管与工作级下端汇管合并后，减少直径400mm的汇管2具，150mm、200mm的台位减少管容0.8m³，250mm和300mm台位减少管容1.12m³。

实施例5：

本实施例在实施例1的基础上对所述移动检定车接口进行具体说明，如图1所示，所述移动检定车接口设为两个，分别为移动检定车第一接口81和移动检定车第二接口82，所述移动检定车第一接口81通过s型弯管可拆卸连接在高精度检定台位7的上下端接口处，所述移动检定车第二接口82同样通过s型弯管可拆卸连接在检定台位6中直径为250mm的台位上。

本发明设置的两个移动检定车接口均采用s弯管临时接入系统，简化切换管路流程，增加250mm强制密封阀1个，减少100mm强制密封阀1个、300mm强制密封阀5个、400mm强制密封阀1个，减少250mm伸缩器21两台，共减少投资约238万元；移动检定车第二接口82的设置增加了工作级标准校准移动车的功能。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

此外，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。