摘要：孔(kǒng)闆流量計(jì) 是一(yī)種廣(guǎng)泛使用(yòng)的(de)容積式(shì)流(liú)量計(jì)，本文簡要叙述(shù)了孔(kǒng)闆(pǎn)流量計的工作原理,對(duì)孔闆流量(liàng)計的計量誤差及原(yuán)因進行了分析并提出了相應(yīng)的措施，給工程(chéng)技術人員提供(gòng)一定(dìng)的幫(bāng)助。
0引(yǐn)言
　　孔闆(pǎn)流量計結構簡單(dān)，操作較方便，使用技(jì)術成熟，使(shǐ)得(dé)其(qí)在管(guǎn)道計量中(zhōng)得到廣泛(fàn)應用(yòng)，據統(tǒng)計，目(mù)前孔(kǒng)闆流量計(jì)是我(wǒ)國天(tiān)然氣管道(dào)計量用(yòng)得(dé)最多的計量設備，占(zhàn)整個貿易(yì)計量(liàng)的(de)50%左(zuǒ)右。爲了規(guī)範孔闆流量計量，國家專門制(zhì)定了(le)gb2628和sy/t6143計(jì)量标準，對(duì)計(jì)量系統進行了說明和(hé)要求，同時，也出(chū)台天然氣場站(zhàn)儀表配(pèi)備指南，對計(jì)量系統儀器儀(yí)表精度等(děng)級進行了要(yào)求。但是由于(yú)孔闆(pǎn)流量計(jì)計(jì)量系統的結構(gòu)特點(diǎn),決定了會(huì)産生(shēng)兩種(zhǒng)誤差，一(yī)種(zhǒng)是基(jī)本誤(wù)差，這(zhè)是流量(liàng)計本身(shēn)所存在的(de)誤差(chà)，第二(èr)種是附加(jiā)誤差，是由于流(liú)量計(jì)在使用時(shí)偏離了(le)标(biāo)準條件産(chǎn)生的。由于(yú)人爲(wèi)操作(zuò)的環(huán)節多(duō)，且(qiě)天(tiān)然氣這一物(wù)質(zhì)的計(jì)量是(shì)一(yī)種(zhǒng)連續(xù)的、不可(kě)重複的計量，若不加以(yǐ)适時監控，所引起的(de)計(jì)量附加誤差相當大，尤(yóu)其當(dāng)天然氣作爲商品進行貿(mào)易結算(suàn)時(shí)，爲(wèi)供需雙方帶來不利影(yǐng)響(xiǎng),本文分(fèn)析了産生誤差(chà)的主要原因，并(bìng)提出了相(xiàng)應的(de)整改(gǎi)措施。
1孔闆(pǎn)流量計(jì)的結構(gòu)組成(chéng)及(jí)其測量(liàng)原理
1.1結構(gòu)組成(chéng)
　　孔闆流(liú)量測量(liàng)系統一般由節流裝(zhuāng)置( 标準孔(kǒng)闆 )、 壓(yā)力變送器 、 差壓變送器 、 鉑(bó)熱電(diàn)阻 及其流量積(jī)算(suàn)儀組成。其中(zhōng)孔闆(pǎn)節流(liú)裝置(zhì)包括孔闆(pǎn)、孔闆夾持器和(hé)上下(xià)遊直管段(duàn)。其結構(gòu)如(rú)圖1所(suǒ)示。

1爲上遊(yóu)側第二阻(zǔ)流(liú)件;2爲上遊側第一(yī)阻流件(jiàn);3爲孔闆和孔(kǒng)闆夾(jiá)持器;4爲(wèi)差壓訊号管(guǎn)路;5爲下遊側(cè)第(dì)一阻流件
1.2測量(liàng)原理
　　天(tiān)然氣經(jīng)過孔闆後(hòu)，在孔闆前後産生差(chà)壓，實驗結(jié)果證明，天然氣的流(liú)量和差(chà)壓(yā)的平方根(gēn)成正比，算(suàn)出比例系數也(yě)就測(cè)出(chū)了(le)流量(liàng)。
(1) 差壓式孔(kǒng)闆流(liú)量計 包(bāo)括三部(bù)分:①現場取壓部(bù)分，包(bāo)括高(gāo)級孔(kǒng)闆閥、前後直管段、導壓管;②溫度(dù)、壓力、組分補償部分(fèn)，包括現場(chǎng)用 溫度變送器(qì) 、壓力變送器、天然氣組分分析(xī)儀計量(liàng)的實時(shí)數據;③流量(liàng)計算(suàn)部分，指專(zhuān)用流(liú)量計(jì)算機(jī)(或計(jì)算儀)所安裝的(de)計量标(biāo)準(zhǔn)程序(xù)。(2)在實際應用過(guò)程中，當充(chōng)滿管(guǎn)道的(de)流(liú)體流經(jīng)管道(dào)内的(de)節流(liú)件時，如圖2所示(shì)。

　　流線将在節流(liú)件處(chù)形成局部(bù)收縮，因而流速(sù)增加，靜壓(yā)力降低，于是在節流件前(qián)後便産生(shēng)了壓差。流(liú)體流(liú)量愈(yù)大，産生的(de)壓差愈大(dà)，這樣(yàng)可依據壓差來衡量(liàng)流量的大(dà)小(xiǎo)。這種計量方(fāng)法是以流(liú)動連(lián)續性方程(chéng)(質量(liàng)守恒(héng)定律)和伯(bó)努利(lì)方程(能量(liàng)守恒定律)爲基(jī)礎的。壓(yā)差的(de)大(dà)小不僅與(yǔ)流量(liàng)還與其(qí)他許多(duō)因素有關(guān)，例如(rú)當節流裝(zhuāng)置形(xíng)式或管道(dào)内(nèi)流體的(de)物理性質(zhì)(密度(dù)、粘度)不同(tóng)時，在同樣大小的流量(liàng)下(xià)産生(shēng)的壓(yā)差也是不(bú)同的。以伯努利方程式(shì)和流體(tǐ)流動的連續性方程(chéng)式爲依據(jù)，天然(rán)氣流(liú)量計(jì)算公式(shì)爲(wèi)：

　　根據(jù)氣體易(yì)壓縮、密(mì)度差異大(dà)、受溫度影響(xiǎng)特點，得出天然氣(qì)流量計量的實(shí)用公(gōng)式是(shì):

　　其(qí)中:qn爲标(biāo)準狀(zhuàng)态下氣體體積流量;ah爲常(cháng)數,标況(kuàng)下(xià)爲0.008686;α0爲(wèi)特定(dìng)流量(liàng)系數(shù);γre爲計量(liàng)管内壁(bì)流量(liàng)修正系數(shù);bk爲孔闆(pǎn)入口邊(biān)緣銳(ruì)利度修正(zhèng)系數;fr爲雷(léi)諾數(shù)修正(zhèng)系數;ε爲氣體膨脹系(xì)數;d爲(wèi)孔(kǒng)闆在20℃下(xià)實測(cè)的開孔口徑(jìng);fa爲(wèi)孔闆熱膨脹修(xiū)正系(xì)數;fg爲(wèi)天然(rán)氣相對密度修(xiū)正系數;fz爲超壓(yā)縮系(xì)數(shù);ft爲流體(tǐ)流動溫度修正(zhèng)系數;p1爲孔闆上(shàng)遊側絕(jué)對(duì)壓力(lì);hw爲氣體(tǐ)流(liú)過孔(kǒng)闆時的差壓。
2誤(wù)差因素分析及(jí)技術要(yào)求
2.1基本(běn)誤差(chà)
(1)由(yóu)計(jì)量裝(zhuāng)置本身(shēn)精确度(dù)所決(jué)定的誤差。由于孔闆(pǎn)流量(liàng)計測(cè)得的流量(liàng)是根(gēn)據(jù)差(chà)壓信(xìn)号間接求得的(de)。從公式(shì)可以(yǐ)看(kàn)出，影(yǐng)響(xiǎng)計(jì)量精(jīng)确度的主要因(yīn)素是(shì)α、f、ε等值。必須(xū)保持(chí)α、f、ε均爲恒定值,才(cái)能達(dá)到(dào)差(chà)壓和(hé)流量之間(jiān)有恒(héng)定(dìng)的對應(yīng)關系(xì)。但在實際生産(chǎn)中，α、f、ε都(dōu)與某(mǒu)些因(yīn)素有(yǒu)關，特别是(shì)流量(liàng)系數(shù)α，它是一個(gè)影響(xiǎng)因素複雜，變化範圍大的重要(yào)系數(shù)，如(rú)果在計(jì)量過程中(zhōng)不能(néng)保證(zhèng)α爲恒定值(zhí)，則計(jì)量(liàng)誤差将會較(jiào)大。
　　從資料(liào)和實驗(yàn)證(zhèng)明，流(liú)量系(xì)數α值(zhí)與取壓點(diǎn)位(wèi)置、孔闆(pǎn)的開(kāi)孔截(jié)面積(jī)和管道截面積(jī)比(m=d2/d2)、雷(léi)諾數(shù)、管壁(bì)粗糙度(dù)、孔闆入(rù)口邊(biān)緣尖銳度(dù)有關。所以(yǐ)，标準(zhǔn)孔闆(pǎn)的選用應(yīng)符合下列技(jì)術要求:
孔闆(pǎn)相對(duì)于開(kāi)孔(kǒng)直(zhí)徑d的軸線中心對稱(chēng);
孔闆(pǎn)上遊(yóu)端面a應于(yú)下遊(yóu)端面b平行，并且(qiě)與開(kāi)孔直(zhí)徑(jìng)d的軸線(xiàn)垂直;
孔闆a面、b面(miàn)應無可見的損(sǔn)傷;
孔(kǒng)闆開(kāi)孔直(zhí)徑d的(de)上遊(yóu)測直(zhí)角入口邊緣g應(yīng)銳利(lì),無(wú)毛刺和(hé)劃痕。
孔闆開孔直徑(jìng)d的内圓柱(zhù)表面長度e應符合:0.005d≤e≤0.02d;
孔闆的厚度(dù)應符合:e≤f≤0.005d;
孔闆下(xià)遊側(cè)出口邊緣(yuán)h和孔闆(pǎn)開孔圓(yuán)柱形下遊側出(chū)口邊緣(yuán)i應無毛刺、劃(huà)痕和可見(jiàn)損傷;
　　标準(zhǔn)孔闆(pǎn)在使用過程中(zhōng),會由于天然氣的侵(qīn)蝕而産生(shēng)變形,從而引起(qǐ)流量(liàng)系數增大(dà)而産(chǎn)生(shēng)計(jì)量(liàng)誤(wù)差。因此孔闆的材質(zhì)也是保證孔闆(pǎn)工作可靠(kào)和(hé)計(jì)量準确的一個因素。用于(yú)天然氣計(jì)量的(de)孔闆采制一般(bān)爲:cr17、cr18ni9tic以及其(qí)他耐(nài)酸鋼(gāng)。
(2)變(biàn)送器和(hé)流量(liàng)顯(xiǎn)示(shì)儀表的精确度(dù)對整(zhěng)套流(liú)量計系統的精(jīng)确度也很重(zhòng)要。目前(qián)，變送(sòng)器大多數采(cǎi)用(yòng)的都(dōu)是4～20ma信(xìn)号，顯(xiǎn)示儀表(biǎo)采用數(shù)字信号，隻要變(biàn)送(sòng)器(qì)現場安裝(zhuāng)和系統(tǒng)接地沒(méi)有問題(tí)，整個系(xì)統誤差(chà)不會受(shòu)到影響。
(3)流量積(jī)算部(bù)分(fèn)之間的(de)誤差，當(dāng)溫度(dù)、壓(yā)力、差(chà)壓、組分等(děng)數據傳到流量積算器後，積算(suàn)器結合(hé)已經輸(shū)入的節流裝置基本(běn)信息(xī)計算(suàn)流量，積算(suàn)器所安裝(zhuāng)的計量标準程序主要有(yǒu)sy/t6143标準、aga3标準、iso5167标準(zhǔn)，在計量(liàng)參數一緻的(de)情(qíng)況下，通(tōng)過幾個(gè)标(biāo)準換算(suàn)出(chū)的中間參(cān)數和最終(zhōng)的計量結果不超過(guò)萬分之一。
2.2附加誤差(chà)
　　如果(guǒ)孔闆(pǎn)流量計的制造、選型都(dōu)嚴格(gé)按(àn)照标準執(zhí)行，而(ér)在安裝和使用(yòng)過程中，沒有嚴(yán)格遵守技術要(yào)求執行，就(jiù)會造(zào)成誤差，這種誤差的大小是無法估計的。但是(shì)通(tōng)過對造(zào)成誤(wù)差因素的分(fèn)析(xī)，可以将誤(wù)差降(jiàng)低。
孔(kǒng)闆(pǎn)計量系(xì)統安裝使用時(shí)，必須(xū)符合下列(liè)技術要求(qiú):
(1)孔闆(pǎn)安裝(zhuāng)時，他的開(kāi)孔中心和(hé)管道(dào)中心(xīn)軸線同心(xīn)，而且(qiě)它的端面(miàn)與管道軸線垂(chuí)直。
(2)孔(kǒng)闆上(shàng)下遊側取壓孔(kǒng)軸線(xiàn)符合距孔闆上(shàng)下遊(yóu)端(duān)面的距(jù)離爲25.4±0.8mm的(de)要求(目(mù)前國(guó)内絕(jué)大部(bù)分取壓方式采(cǎi)用法(fǎ)蘭取壓)。
(3)取(qǔ)壓孔的軸(zhóu)線應與孔闆上下遊(yóu)側2d計量管(guǎn)長度(dù)的内(nèi)圓(yuán)柱的軸(zhóu)線垂直，取壓孔(kǒng)的軸線與孔闆(pǎn)兩端面(miàn)向外傾斜角的夾(jiá)角不(bú)大于3度。取(qǔ)壓孔(kǒng)直徑不應(yīng)大于(yú)0.08d。
(4)孔闆安裝需要(yào)前後(hòu)直管段，直管段的長(zhǎng)度必(bì)須滿足标準要(yào)求，必要時安裝(zhuāng)整流器。
(5)導壓管(guǎn)應采用耐腐蝕(shí)材料，其内徑不(bú)小于6mm，長(zhǎng)度(dù)最好(hǎo)在16mm以内，導壓管(guǎn)應(yīng)垂直或(huò)傾斜敷設，起傾斜度(dù)不小于1:12。
(6)計量氣體溫度的(de)溫度(dù)計最(zuì)好(hǎo)安裝在(zài)孔闆下遊側直(zhí)管段以外(wài)的地方，計算氣量時(shí)應将(jiāng)此時所測(cè)的氣(qì)流溫(wēn)度換(huàn)算成孔闆上遊(yóu)側的(de)氣流溫度(dù)，如果溫度計安(ān)裝在孔闆上遊(yóu)側，則(zé)溫度(dù)計套(tào)管與孔闆之間(jiān)的直(zhí)管段(duàn)長度(dù)l應滿(mǎn)足(zú)下(xià)列規(guī)定:當溫(wēn)度計套管直(zhí)徑不(bú)大于(yú)0.03d時(d爲(wèi)計量(liàng)管内徑)，l≥5d;當溫度計套(tào)管直徑在(zài)0.03d至0.13d範圍内時(d爲計量(liàng)管内徑)，l≥20d。
2.3其(qí)他方面的差
（1）儀器本(běn)身産生的(de)誤(wù)差
　　孔闆(pǎn)入(rù)口(kǒu)直角(jiǎo)銳利度超出标準規(guī)定；管徑尺(chǐ)寸與計算不符；孔闆厚(hòu)度誤(wù)差(chà)；節流件附件産(chǎn)生台(tái)階(jiē)、偏心；孔(kǒng)闆上(shàng)遊端面不平(píng)整度；環(huán)室尺(chǐ)寸産生台階、偏心；取(qǔ)壓位置不(bú)符合(hé)标準(zhǔn)；焊接、焊縫(féng)突出(chū)；取壓(yā)孔加(jiā)工不規範或堵塞；節(jiē)流(liú)件(jiàn)不同軸度。
（2）安裝誤差
　　管(guǎn)線布置的偏離及取壓(yā)管(guǎn)産生積液，溫(wēn)度傳感器測溫(wēn)元件距離裝置較遠(yuǎn)，其(qí)主要原(yuán)因是(shì)裝置前後(hòu)直(zhí)管段長度不(bú)能滿足标準要(yào)求。
（3）使用誤(wù)差
　　孔闆彎曲(qǔ)、變(biàn)形及(jí)上遊端(duān)面沉積(jī)髒物(wù)；上遊取壓(yā)管沉積髒物；孔(kǒng)闆入(rù)口直角邊(biān)緣變鈍(dùn)、破(pò)損。
3解決天(tiān)然氣孔闆(pǎn)計量問題的途(tú)徑
3.1依據标準,加(jiā)強儀表的安裝(zhuāng)、使用、維護等管(guǎn)理,消(xiāo)除人爲誤差(chà)
　　孔闆流量計(jì)易于(yú)偏離(lí)标準的原因，在(zài)于儀(yí)表本身的工作原理(lǐ)與結構特點，儀器自身誤(wù)差是(shì)制造時(shí)産(chǎn)生的，安裝(zhuāng)和使(shǐ)用誤差(chà)則是在(zài)安裝(zhuāng)時或長期使用(yòng)中(zhōng)由于流(liú)體介質腐(fǔ)蝕(shí)和磨損等：天(tiān)然氣(qì)計量中(zhōng)的存在(zài)問題及解決方(fāng)法腐蝕(shí)、磨損、沾(zhān)污等(děng)造成(chéng)的(de)。因(yīn)此，應嚴格(gé)按技(jì)術要(yào)求(qiú)安(ān)裝流(liú)量計量(liàng)系(xì)統，消除安(ān)裝誤差。在(zài)使用過(guò)程中，操(cāo)作人員應做好(hǎo)系統的檢修、維(wéi)護、保(bǎo)養工作，延(yán)長其(qí)使用(yòng)壽命(mìng)，減小計量誤差。同時，在實(shí)際應用中(zhōng)應強化宣(xuān)貫徹sy/t6143-2004标(biāo)準力度(dù)，标(biāo)準(zhǔn)在附錄《節(jiē)流裝置在使用(yòng)中出(chū)現部(bù)分偏(piān)離标準規(guī)定的處理》中(zhōng)規定，在實際應用(yòng)中采(cǎi)取在(zài)流(liú)出系數(shù)c中增加二(èr)個修(xiū)正系(xì)數(shù)，即(jí)孔闆(pǎn)入口尖銳(ruì)度修(xiū)正(zhèng)系數(shù)和管壁(bì)粗糙修(xiū)正系數，或者(zhě)采用(yòng)可換(huàn)孔闆節流裝置。因此在(zài)天然氣(qì)計量的實(shí)際應(yīng)用中應深(shēn)入研究，正确掌(zhǎng)握标準内容，嚴格按(àn)标準規定(dìng)安裝(zhuāng)、使用、處理數據(jù)，确保天然(rán)氣流量計量(liàng)的準确(què)度滿足生(shēng)産經(jīng)營要(yào)求。
3.2正确選(xuǎn)用配套(tào)的(de)儀表(biǎo)
(1)測量(liàng)天然氣流(liú)量的标準孔闆(pǎn)節流(liú)裝(zhuāng)置的制(zhì)作應(yīng)符合标準要求(qiú)，配套的壓(yā)力、差壓及(jí)pt100鉑熱(rè)電阻(zǔ)的型号、準(zhǔn)确度(dù)和(hé)量程應與現(xiàn)場工況條件相匹配(pèi)，尤其(qí)是流(liú)量積算儀或計算機(jī)系統(tǒng)配套軟件及計(jì)量模型，應(yīng)等同(tóng)采用(yòng)sy/t6143-2004标(biāo)準的計(jì)算公式，或(huò)近agareportno.3最新版本。
(2)孔(kǒng)闆流量計測量範圍(wéi)(量程比)較窄，一(yī)般爲3∶1或(huò)4∶1，但可以(yǐ)在孔(kǒng)徑比0:1≤β≤0:75範圍(wéi)内通過(guò)調整标準孔闆(pǎn)的(de)内徑來擴大量(liàng)程。但(dàn)要選(xuǎn)擇較寬量(liàng)程比的壓力和(hé)差壓變送(sòng)器，智(zhì)能積算(suàn)系統能(néng)輸入組份(fèn)實時(shí)計算c值。
(3)現(xiàn)場安(ān)裝條(tiáo)件要求高(gāo)，往往無(wú)法滿足(zú)天然氣(qì)管(guǎn)網輸配氣(qì)計量寬量(liàng)程的需要。孔闆(pǎn)銳角邊(biān)的(de)磨損、結垢(gòu)等因素均(jun1)會影響計(jì)量精(jīng)度。需要經(jīng)常檢(jiǎn)查、清洗孔(kǒng)闆。用(yòng)于貿易交接計(jì)量的測量(liàng)天然氣流量(liàng)和标準(zhǔn)孔闆(pǎn)、壓力(lì)和差壓變送器(qì)、溫度(dù)變送器和(hé)氣相(xiàng)色譜儀等(děng)配套(tào)器具,需按(àn)期檢定。
3.3引用國外先(xiān)進技術，加快新(xīn)型流(liú)量計的(de)開(kāi)發
　　天(tiān)然(rán)氣(qì)是21世(shì)紀日益(yì)重(zhòng)要的(de)一次性(xìng)能源，在(zài)天(tiān)然氣國際貿(mào)易中，能量(liàng)計量幾乎已全(quán)面取代傳統的(de)體積(jī)計量，而我國目(mù)前仍采用天然(rán)氣體積計量方式。爲了(le)盡(jìn)快與國際接軌，引進(jìn)、消化、吸收(shōu)近幾(jǐ)年發(fā)展(zhǎn)起來的(de)天然氣計量新技術成(chéng)爲(wèi)當務(wù)之急，使(shǐ)用(yòng)單位可以(yǐ)與各科研(yán)究(jiū)院所聯(lián)合攻(gōng)關，開(kāi)展天然氣(qì)能量計量(liàng)的試(shì)驗工作，并在此(cǐ)基礎(chǔ)上加快技(jì)術裝備、計量儀(yí)表和計算方法(fǎ)的标(biāo)準化(huà)建設(shè)步伐(fá)。爲(wèi)了加快(kuài)試驗(yàn)開發的進(jìn)度，建議引進國(guó)外先進(jìn)的在(zài)線(xiàn)氣相色譜系統和流量(liàng)計算機(jī)，在消化(huà)引進技(jì)術的基礎上發(fā)展适(shì)合我(wǒ)國(guó)國情的(de)天然氣能量計量系統。
4結論
　　影響孔闆流量(liàng)計的(de)計量誤差因(yīn)素很多，如(rú)天然氣的組分影響、管道粗糙(cāo)的影(yǐng)響、上下遊用(yòng)戶計量(liàng)方式(shì)不同等等(děng)。因此，不僅要解決上(shàng)述的幾(jǐ)個問題(tí)，而且(qiě)還要改進(jìn)工藝流(liú)程，加強(qiáng)計量監督檢查(chá)，提升(shēng)計量(liàng)人員(yuán)的業務(wù)水平，熟悉計量法律法(fǎ)規及(jí)計量交接(jiē)協議的規定。隻有這(zhè)樣，才能消(xiāo)除流(liú)量(liàng)計的計量附(fù)加誤差，提高标準(zhǔn)孔(kǒng)闆流量計的計量準确性(xìng)。

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