0 引言
天(tiān)然氣計量是一(yī)種動(dòng)态的間接(jiē)的多參數的綜合計(jì)量(liàng)，在(zài)整個(gè)流量計(jì)量(liàng)領域(yù)中難度(dù)非常大(dà)，影響因(yīn)素(sù)最多(duō)。國内(nèi)天然氣(qì)貿(mào)易交接結(jié)算選用的流量計有(yǒu)很多(duō)種，而(ér)采用标準(zhǔn)孔闆流量(liàng)計計(jì)量是(shì)廣(guǎng)泛方式。由(yóu)于孔闆(pǎn)計量方式(shì)結構(gòu)簡單(dān)牢固、使用(yòng)期限(xiàn)長、可在線(xiàn)更換(huàn)檢(jiǎn)修、計量(liàng)精度比較(jiào)高，成(chéng)爲天(tiān)然(rán)氣貿易交接(jiē)結(jié)算重要(yào)的計量方(fāng)式，在(zài)油氣田均(jun1)有廣泛應用。
1 配氣站(zhàn)計量現狀(zhuàng)
天然氣配氣站擔負(fù)着城(chéng)鎮居民天(tiān)然氣(qì)流量調配(pèi)及輸配任(rèn)務，在用氣高峰和低(dī)峰需(xū)要根據流(liú)量進(jìn)行(háng)調配，滿(mǎn)足工業及(jí)居(jū)民(mín)用氣。
結合(hé)天然(rán)氣配氣隊(duì)實際(jì)情況(kuàng)，提高天然(rán)氣計量正确率(lǜ)減少(shǎo)貿易(yì)摩擦(cā)，油田配氣站天(tiān)然氣計量大部(bù)分采用孔闆流量計(jì)。配氣隊天(tiān)然氣(qì)計量實現了溫(wēn)度、壓力、流(liú)量等現場數據(jù)的自(zì)動(dòng)采(cǎi)集與(yǔ)處理、顯示(shì)和報(bào)表的打印(yìn)，實(shí)現(xiàn)了遠程(chéng)的(de)實時(shí)監控(kòng)、實時數據(jù)傳輸，達到(dào)了計量全過程(chéng)的自(zì)動化運行(háng)。
孔闆(pǎn)計量系統由孔(kǒng)闆閥、智(zhì)能差壓(yā)變送(sòng)器、智能壓(yā)力變送器、一體(tǐ)化溫度(dù)變送器(qì)以及(jí)流(liú)量(liàng)計算(suàn)顯示(shì)裝置組成(chéng)，包括硬件(jiàn)和軟(ruǎn)件兩部分。其系(xì)統結(jié)構拓撲(pū)圖(tú)如圖1所示(shì)。
2 孔闆流量(liàng)計的計量(liàng)誤差(chà)分析(xī)
天然氣行(háng)業标準《用(yòng)标準孔闆流量計測(cè)量天(tiān)然氣流量》（gb/t 21446）規定了标準孔(kǒng)闆的技術參數要求、内部結構(gòu)形式、孔闆(pǎn)的取壓方式、流(liú)量計使用方法以及計算、不确定度(dù)的資料，爲天然氣标準孔闆流(liú)量計(jì)計量提供了(le)标準依據[1]。但(dàn)在實際應用中(zhōng)，由于(yú)現場使用(yòng)條件變(biàn)化引起的誤差(chà)和計量(liàng)儀表本身誤差(chà)，經常使(shǐ)孔闆(pǎn)流(liú)量計的精(jīng)度不能達到(dào)要求。本(běn)文結合(hé)孔(kǒng)闆流(liú)量計在配氣站(zhàn)交接計量中(zhōng)的應用情(qíng)況從基(jī)本誤差(chà)和附加(jiā)誤差(chà)兩方(fāng)面對孔闆流量(liàng)計的計量誤(wù)差進行(háng)分析，并探(tàn)讨解決方法。
2.1 基本誤(wù)差
基本誤差是由計量裝(zhuāng)置本(běn)身精确度所決(jué)定的(de)誤(wù)差，是不(bú)可避免的，一般(bān)在1% ～ 2% 範(fàn)圍(wéi)内。爲了(le)規範孔闆(pǎn)計量(liàng)，《天然氣計量系統技(jì)術要(yào)求》（gb/t 18603）對(duì)計量系(xì)統進行(háng)了說(shuō)明和(hé)要求(qiú)，同時對計量系(xì)統儀器儀表精度等級進行了(le)要求。
基(jī)地配氣隊孔(kǒng)闆計量系(xì)統選用(yòng)的(de)差壓(yā)變送器、壓力變送器、溫度(dù)變送器的準(zhǔn)确度分(fèn)别爲(wèi)：0.25%、0.25%、0.5%，符(fú)合《天然氣計(jì)量系統技(jì)術要求(qiú)》（gb/t 18603）中b 級系統配(pèi)套儀(yí)表正(zhèng)确率的要求。
2.2 附加誤(wù)差(chà)
結合現(xiàn)場使用(yòng)情況，對(duì)産生計量(liàng)附(fù)加(jiā)誤差的原(yuán)因進(jìn)行以(yǐ)下分(fèn)析。
2.2.1實際運(yùn)行流(liú)量值偏離設計流量(liàng)值引起的誤差
這是配氣站最(zuì)常見也(yě)是貿易雙方(fāng)最關心的(de)問題，用氣量具有季節、日和(hé)小(xiǎo)時的不(bú)均衡性(xìng)，用氣(qì)高峰和用(yòng)氣低峰變(biàn)化範圍(wéi)較大(dà)，且(qiě)很難(nán)準确的掌(zhǎng)握用(yòng)戶的用氣量，與(yǔ)設計流量(liàng)值偏差很(hěn)大(dà)。
如果用(yòng)于計算孔闆孔徑的最大流量(liàng)與現場(chǎng)實(shí)際的最大流量偏離(lí)較大(dà)，就會造成(chéng)計算出來(lái)的孔(kǒng)闆孔徑較大偏(piān)差。存(cún)在大孔闆(pǎn)測小流量的問(wèn)題，由于Δp 偏(piān)小，計(jì)量精度大(dà)大降(jiàng)低。
2.2.2 節(jiē)流裝置(zhì)産(chǎn)生的誤差(chà)
1）孔闆(pǎn)裝反引(yǐn)起(qǐ)測量(liàng)誤差。在(zài)孔(kǒng)闆閥(fá)中安裝孔闆時(shí)，應保證(zhèng)孔(kǒng)闆的(de)安裝(zhuāng)方向(xiàng)正确(què)，天然氣從孔闆的上端面流向下端面。表3爲廬配供總配氣量(liàng)與總配外供氣(qì)量的對(duì)比，正常(cháng)情況(kuàng)下廬配供(gòng)總配氣(qì)量應大(dà)于總(zǒng)配(pèi)外供氣量，如表2中(zhōng)4.4日至4.6日數據(jù)。4.6日(rì)廬配(pèi)至總配線孔闆(pǎn)裝反，導緻(zhì)4.7日廬配供總配氣量(liàng)小于總配(pèi)外供(gòng)氣量，引起(qǐ)較大(dà)誤差。
2）孔闆孔徑(jìng)尺寸測量不準(zhǔn)确引(yǐn)起(qǐ)測(cè)量誤差。在實際(jì)使用中由于條件限(xiàn)制，不(bú)能及時送(sòng)到(dào)檢定(dìng)部(bù)門進(jìn)行檢(jiǎn)定，而是(shì)用(yòng)遊标卡尺在現(xiàn)場測量。一方面(miàn)存在目測誤差，另一方面由于(yú)沒有在标(biāo)準狀況下進(jìn)行計量(liàng)标定，當現場環境及(jí)測量(liàng)介質(zhì)溫(wēn)度較高(gāo)時，測(cè)量孔闆的孔徑(jìng)值将偏高(gāo)，造成(chéng)計量值比實際(jì)值偏(piān)高。如(rú)果孔闆厚(hòu)度不符合(hé)标準、上下(xià)遊直管段長度(dù)不夠(gòu)、計量裝置安裝不當(dāng)都能引起(qǐ)測量誤(wù)差。
3）氣體的沖刷和(hé)腐蝕(shí)引起(qǐ)測(cè)量誤差(chà)。天然氣從地層(céng)采出來，雖經分(fèn)離、過濾，因其所(suǒ)含成分十分複(fú)雜，且(qiě)成分(fèn)經常(cháng)變化，從(cóng)單井采氣計(jì)量、集(jí)氣計(jì)量到配氣(qì)計量，氣質組(zǔ)成都(dōu)各(gè)不相同，因而流(liú)量計在使用過(guò)程中宜受測量(liàng)介質天然氣的(de)沖刷(shuā)和腐蝕，對(duì)孔闆(pǎn)和直管段(duàn)的沖刷腐蝕尤爲嚴重(zhòng)。這将影(yǐng)響到孔(kǒng)闆(pǎn)直角(jiǎo)入口邊緣圓弧半徑和(hé)直(zhí)管段内表面粗糙度(dù)，使得(dé)流出(chū)系數(shù)發生(shēng)變化，測量(liàng)的不确定(dìng)度超(chāo)出預期值(zhí)[2]。
2.2.3差壓(yā)變送器引起的誤差(chà)
在現場環(huán)境條(tiáo)件下，孔闆流量計裝置與(yǔ)差壓(yā)變送(sòng)器之(zhī)間連(lián)接的導壓管線容(róng)易(yì)發生腐蝕、堵塞、冰凍(dòng)等，是孔闆(pǎn)流量計薄弱環節和(hé)使用(yòng)維護(hù)的重(zhòng)點。
1）差壓變送器(qì)零點容易漂移(yí)，造成靜壓、差壓(yā)值失真，造(zào)成計(jì)算氣(qì)量比實際(jì)氣量偏差較大。
2）差(chà)壓變送器的(de)閥組(zǔ)和導(dǎo)壓(yā)管(guǎn)易生鏽(xiù)洩漏、堵(dǔ)塞。高壓側和低(dī)壓側(cè)的連接件(jiàn)漏氣(qì)或(huò)堵塞，都(dōu)會引起較大的計量偏(piān)差(chà)。
2015 年4 月(yuè)份東營(yíng)壓(yā)氣站(zhàn)檢修期(qī)間，天然氣内(nèi)含有固體(tǐ)懸浮顆(kē)粒和油(yóu)污引(yǐn)起廬配至(zhì)總配(pèi)線的(de)下遊(yóu)導壓(yā)管(guǎn)堵塞，導(dǎo)緻(zhì)廬配至(zhì)總配(pèi)線計(jì)量(liàng)數據偏(piān)大。
2.2.4天然氣組分(fèn)變化(huà)引起的誤(wù)差
天然氣從單(dān)井到(dào)集氣站和(hé)配氣(qì)站，氣質組(zǔ)分各不相同，因(yīn)此流量(liàng)值也不同。一方(fāng)面，由于(yú)氣體(tǐ)組分(fèn)的變(biàn)化引起天然氣(qì)相對密度(dù)的變化，天然(rán)氣流量(liàng)值與相對密度(dù)倒(dǎo)數(shù)的(de)平方根(gēn)成正比(bǐ)例變化(huà)。另一(yī)方面，天然(rán)氣組分(fèn)的變化(huà)影響(xiǎng)壓縮因子(zǐ)z 的計算，造(zào)成壓(yā)縮因子的附加(jiā)誤差，而(ér)壓(yā)縮因(yīn)子直接(jiē)影響工(gōng)況流(liú)量轉化爲(wèi)統一(yī)标準下的(de)氣體流(liú)量(liàng)。由此(cǐ)可見天然(rán)氣組(zǔ)分變化對(duì)計量的影響很大。
2015 年(nián)5 月份對(duì)廬配交(jiāo)接處的天然氣組分(fèn)重(zhòng)新(xīn)進行了取樣分析，取(qǔ)樣分析前後各(gè)組分(fèn)含量發生(shēng)變化。由(yóu)相對密度計算公(gōng)式可(kě)知取樣分析前後的相對密度(dù)分别爲0.6495、0.6425，即取樣(yàng)分析前後天然(rán)氣相對密度變(biàn)化了1%。
3 提高孔闆(pǎn)流量計計量精(jīng)度的(de)措施
孔闆(pǎn)流量計(jì)計(jì)量精(jīng)度與(yǔ)孔闆、管道(dào)條件(jiàn)、安裝(zhuāng)質量(liàng)等諸(zhū)多因素有(yǒu)關，爲提高流量(liàng)計量正确率，可(kě)采取以下(xià)措施(shī)。
3.1 孔闆流量計的(de)制造和組裝
孔(kǒng)闆(pǎn)的直(zhí)徑(jìng)、厚度(dù)、斜角(jiǎo)、流量(liàng)計(jì)的(de)外形、粗糙(cāo)度等(děng)均應滿(mǎn)足gb/t 2624.2 的要(yào)求。流(liú)量計(jì)制造和組裝需(xū)符合gb/t 21446 及api mpms 14.3.3 的要求。
孔闆(pǎn)的密封墊(niàn)圈應(yīng)采用(yòng)耐腐蝕、抗(kàng)老化、滿足(zú)輸送(sòng)介(jiè)質(zhì)溫度的材(cái)料，在組裝時應(yīng)保證任何(hé)點都(dōu)不會突入管道，且不(bú)影響流量(liàng)的(de)計量精(jīng)度。孔闆片(piàn)與導闆之(zhī)間，上下腔之間應有良好密封(fēng)。
孔闆(pǎn)流量(liàng)計制(zhì)造是(shì)需要設置(zhì)排污閥(fá)和放(fàng)空閥，排放應(yīng)彙總(zǒng)爲一個(gè)總(zǒng)放空(kōng)接口(kǒu)，統一排放(fàng)。孔闆(pǎn)流量計的(de)直管(guǎn)段要根據(jù)孔闆前後端工(gōng)藝配管的形式來确定(dìng)長度，考慮一(yī)定的富餘(yú)系數，一般按前(qián)30d 後15d 來布置(zhì)[3]。
3.2 合理(lǐ)選擇(zé)測量儀表
爲了避免“大馬(mǎ)拉小車”或(huò)“小馬拉大車(chē)”現象産生的(de)誤(wù)差， 建議(yì)嚴格(gé)按照(zhào)gb/t 18603《天然(rán)氣計量(liàng)系統技(jì)術(shù)要(yào)求(qiú)》要求選(xuǎn)用合适量(liàng)程(chéng)儀表。首先要根據(jù)輸氣(qì)流(liú)量，選擇(zé)最佳内徑的孔(kǒng)闆(pǎn)。智能差壓變(biàn)送器量程宜(yí)在(zài)滿量程(chéng)10% ～ 90%，智(zhì)能壓(yā)力變(biàn)送器量程宜在滿量程30% ～ 75%，最(zuì)好采(cǎi)選用絕壓(yā)量程(chéng)儀表(biǎo)，精度建議(yì)選用(yòng)0.1%。
3.3 儀表(biǎo)的安(ān)裝
孔(kǒng)闆流(liú)量計應垂直于管(guǎn)道軸(zhóu)線(xiàn)安裝(zhuāng)，且與管道同(tóng)心(xīn)，偏差(chà)應滿足小于1°。孔闆(pǎn)流量計(jì)應配套(tào)提(tí)供機(jī)械裝置指(zhǐ)示孔(kǒng)闆片，用(yòng)來測試(shì)是否安(ān)裝在管(guǎn)徑中心[4]。孔(kǒng)闆安裝在(zài)在法(fǎ)蘭之間固定(dìng)後，允許(xǔ)自由熱膨脹(zhàng)而(ér)不産生扭曲變(biàn)形，在(zài)滿(mǎn)足設計(jì)壓力的情況下(xià)，由(yóu)于其它(tā)作用(yòng)力或差(chà)壓引起(qǐ)的彈性形變、塑(sù)性扭(niǔ)曲都不應超過直(zhí)線斜度(dù)的1%。
孔闆上下遊(yóu)取壓孔的直徑相同，建議(yì)直徑應小于(yú)13mm；取壓孔(kǒng)中心(xīn)線應平行于地(dì)面、且與管(guǎn)道中(zhōng)心(xīn)線(xiàn)垂直(zhí)相交，偏(piān)差(chà)不應(yīng)大于3°。
3.4 加強計量管理(lǐ)維(wéi)護、健全(quán)計量規章制度(dù)
加強計(jì)量裝置(zhì)的日常管(guǎn)理維(wéi)護，如定期對壓力儀表(biǎo)進行計量标(biāo)定，發(fā)現有(yǒu)異常或損(sǔn)壞情況，應(yīng)及時(shí)進行(háng)維修；冬季氣溫(wēn)下降(jiàng)，易發生凍(dòng)堵，需(xū)增加排污(wū)次數，給(gěi)差壓(yā)變(biàn)送器加裝(zhuāng)保溫設備(bèi)；加(jiā)強節孔(kǒng)闆流量計的排(pái)污和清洗檢查(chá)等等(děng)[5]。
健(jiàn)全計量(liàng)規章(zhāng)制度，如定(dìng)期維護、周期送(sòng)檢等(děng)。嚴格管理(lǐ)，做到計量裝置(zhì)有記錄(lù)，操作有規程(chéng)，使(shǐ)用有制度，維(wéi)修有周期(qī)。
3.5 加強業務(wù)培訓、提高技(jì)術人員(yuán)素質
加強現場操作員的業務(wù)培訓(xùn)，提高操作(zuò)員的(de)技術(shù)水平(píng)和(hé)解(jiě)決問(wèn)題的能力(lì)，更好的做(zuò)好流量(liàng)計(jì)地檢修、維護、保(bǎo)養工(gōng)作。
4 結(jié)束語(yǔ)
孔闆流量(liàng)計在油田(tián)已經(jīng)應用多(duō)年, 同時還能改善勞動條件，節省(shěng)人力，提高天然氣調配水平和(hé)操作人員的工(gōng)作效率，降(jiàng)低生(shēng)産成本。孔闆流量計在應用中(zhōng)将進(jìn)一步(bù)優化(huà)和完(wán)善、降(jiàng)低誤(wù)差，提高計量正(zhèng)确率(lǜ)。
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