摘要：從集(jí)輸氣站孔闆流量計 計量操作(zuò)的角度出(chū)發，在分析(xī)孔闆流量(liàng)計(jì)壓差計量和(hé)流量(liàng)測量原(yuán)理的基(jī)礎上(shàng)，結合儀表(biǎo)、溫度(dù)、壓力(lì)及壓(yā)差等對流(liú)量的影響，闡述(shù)操作過程中，應重視(shì)壓力和壓(yā)差對高壓外輸用戶(hù)的(de)影響，以(yǐ)及壓差(chà)對低壓(yā)外輸(shū)用戶計量(liàng)精度的影響。通過科(kē)學(xué)選(xuǎn)取合(hé)适的壓差(chà)量程(chéng)提高輸氣計量(liàng)精度，減(jiǎn)少不必(bì)要的損失(shī)，實現(xiàn)計量創效(xiào)的目(mù)的。
　　孔(kǒng)闆流量計由(yóu)一次裝(zhuāng)置(孔(kǒng)闆、取壓裝置和前後直管(guǎn)段)和二次(cì)儀(yí)表(溫度(dù)傳感(gǎn)器、 壓力變送器 、 差壓(yā)變送(sòng)器 和 流(liú)量計 )構成［1］。一次裝置即(jí)節流(liú)裝置;二次儀表即(jí)流(liú)量運(yùn)算裝置(zhì)，壓(yā)力和(hé)差壓變送器分(fèn)别将節流(liú)裝置(zhì)中的(de)壓(yā)力和壓(yā)差信(xìn)号轉換成(chéng)标準直流電流(liú)4～20ma信号，溫度(dù)傳感(gǎn)器将通過節流裝置的(de)流體溫度轉(zhuǎn)換成電阻(zǔ)信号，流量(liàng)積算(suàn)儀将前(qián)三者信(xìn)号進行充(chōng)分運(yùn)算得(dé)出(chū)計量流(liú)量。
　　由(yóu)于孔(kǒng)闆流量計工序簡單(dān)、計量可靠而(ér)且成本不高，在氣(qì)體、液體和(hé)蒸汽(qì)流量計(jì)量(liàng)中被廣泛應用。特别(bié)是在(zài)天(tiān)然氣計(jì)量交(jiāo)易(yì)過程中(zhōng)，孔闆流(liú)量計的(de)應用(yòng)占90%以(yǐ)上。爲(wèi)此，針對孔闆計(jì)量方法形成一(yī)套天然氣(qì)流量(liàng)計量标準(zhǔn)sy/t6143-1996［2］，目的就是(shì)要按照标準要求安(ān)裝孔(kǒng)闆計(jì)量設備(bèi)并規範(fàn)操作(zuò)，把系統和(hé)不(bú)确定性(xìng)誤差控制在允許的範(fàn)圍之内(nèi)。
　　從集輸氣站(zhàn)計(jì)量的角度出發(fā)，重點闡述(shù)加強(qiáng)管理(lǐ)和操作、提高計量精(jīng)度的方法，并以大嶺(lǐng)集輸氣站(zhàn)3個管道用戶(hù)端(duān)爲研(yán)究對(duì)象，在分析(xī)溫度、壓力(lì)及壓(yā)差等各(gè)要素(sù)對流量(liàng)影響(xiǎng)的基(jī)礎上，定(dìng)量(liàng)研究(jiū)各要素對計量(liàng)精度的影響，以(yǐ)得到提高孔闆(pǎn)流量(liàng)計計(jì)量精度的(de)方(fāng)法。
1孔闆流量(liàng)計的(de)結構和(hé)測(cè)量原理
　　孔(kǒng)闆流量計的結構相對簡單，安裝時在輸氣管(guǎn)道裏(lǐ)放入一個與管軸(zhóu)垂(chuí)直的(de)圓孔金屬闆(即孔闆(pǎn))，作爲(wèi)壓差(chà)計量的(de)節(jiē)流元(yuán)件，孔(kǒng)闆中心要(yào)與管道中心線(xiàn)一緻，但根(gēn)據孔闆裝(zhuāng)置取壓方(fāng)式的差(chà)異(yì)，分爲法蘭(lán)取壓孔闆(pǎn)(圖(tú)1)和角接(jiē)取壓(yā)孔闆。不同的是法蘭(lán)取壓(yā)在孔闆上遊(yóu)和(hé)下遊(yóu)各有(yǒu)一個放置測壓管的取壓(yā)孔，通過測壓(yā)管測出管道(dào)内上(shàng)、下遊的壓(yā)力得(dé)出壓差，進而計(jì)算流量;角接取(qǔ)壓孔闆可以單(dān)獨鑽孔取(qǔ)壓或環隙取壓，原理與法蘭取壓孔(kǒng)闆相似。

d———測(cè)量管道(dào)内徑;d———工作條(tiáo)件(jiàn)下(xià)孔闆開孔直徑;e———孔闆(pǎn)厚度;e———孔闆開孔(kǒng)厚度;lt———上(shàng)遊(yóu)取壓孔間(jiān)距(jù);t2———下遊取壓孔間距(jù);φ———取壓孔直徑;f———孔闆斜(xié)角
　　天然氣流經(jīng)孔闆(pǎn)時，流(liú)束局部收縮，流(liú)速加快，靜(jìng)壓力降低(dī)，在孔闆前(qián)後形(xíng)成壓差。孔(kǒng)闆(pǎn)的(de)流量測(cè)量以氣(qì)流的流速越大(dà)壓差(chà)就會越大(dà)爲依據，它們之(zhī)間符合(hé)能量守(shǒu)恒定(dìng)律(lǜ)和流體連續性方(fāng)程。李(lǐ)長俊和張(zhāng)永紅(hóng)對天(tiān)然(rán)氣流量(liàng)計算(suàn)進行了詳(xiáng)細的推(tuī)導(dǎo)［3，4］，得到(dào)了天(tiān)然(rán)氣體積(jī)流量qn計算公：

　　其中，秒(miǎo)計量系數(shù)an(3.1794×10－6)、流出系數(shù)c、漸(jiàn)進速度(dù)系數e、孔闆(pǎn)開孔直(zhí)徑d、超壓(yā)縮因(yīn)子fz和流動(dòng)溫度(dù)系數ft均可(kě)看作常數;p1爲(wèi)孔(kǒng)闆上遊(yóu)絕(jué)對靜(jìng)壓;Δp爲孔(kǒng)闆前後(hòu)壓差;fg爲相對密度系(xì)數;ε爲可膨(péng)脹系(xì)數。可(kě)以看出，氣體的(de)體積(jī)流量與d、p1和Δp有關。
2影響(xiǎng)流量(liàng)計量(liàng)的(de)因素
　　對集輸(shū)氣站來說，計量(liàng)因素主要(yào)受控于計量設備、氣(qì)源性質和(hé)輸氣(qì)條件。其中計量(liàng)設備的(de)影(yǐng)響誤(wù)差相對固定，且(qiě)在允許範圍之(zhī)内。氣(qì)源性質包(bāo)括(kuò)密度、壓(yā)縮因(yīn)子等(děng)受氣(qì)體差異和含飽和水(油)的(de)影響(xiǎng)，隻要(yào)加強管理(lǐ)、規範操作、準确掌握(wò)其密度變化并做好氣(qì)液(yè)分離(lí)，這類(lèi)誤差也能(néng)得到(dào)有效(xiào)控制(zhì)。這(zhè)樣式(1)可以進(jìn)一步簡化(huà)爲(wèi):
其(qí)中，kn爲(wèi)孔闆流量計常規參數修(xiū)正系數，

　　基于大(dà)嶺集輸氣站的(de)工作(zuò)經驗，結合(hé)輸氣(qì)計(jì)量的溫(wēn)度、壓力(lì)、壓差和(hé)流量(liàng)數據進行(háng)研究。大嶺集輸(shū)氣站2010年(nián)建成并投産(chǎn)，設計輸氣(qì)能力(lì)每天(tiān)254萬方(fāng)，氣源來自八屋(wū)氣站，2016年供氣用(yòng)戶3個，其(qí)中(zhōng)高壓部分經分離器(qì)過濾直接(jiē)供給(gěi)吉林銷售cng大嶺(lǐng)站，另一部(bù)分經(jīng)分離器過濾、水套爐和調(diào)壓撬(qiào)調壓(yā)後(hòu)供給長(zhǎng)燃和(hé)長天，夏天(tiān)最低日輸氣5萬(wàn)方，冬季最高日(rì)輸氣(qì)88萬方(fāng)，全年(nián)外輸天然氣近(jìn)2億方(fāng)，承擔着分(fèn)公司近(jìn)三(sān)分之(zhī)一的輸氣任務(wù)。下面以cng、長(zhǎng)天和(hé)長燃供氣用戶(hù)(管道公稱直徑(jìng)分别(bié)爲100、150、200mm)爲例進(jìn)行說明。
2.1不同孔(kǒng)闆結構對kn的影(yǐng)響
　　選取cng、長(zhǎng)天和長燃用戶用氣(qì)穩定時間段的(de)輸氣(qì)數(shù)據進行(háng)分析，以天(tiān)然氣(qì)體積流量qn爲縱(zòng)坐标，溫壓(yā)梯度變化參數(shù)3600′爲橫(héng)坐标，得(dé)出3個(gè)用戶計量設(shè)備的kn'存在差(chà)異(kn'=kn/3600)，經拟(nǐ)合發現(圖(tú)2、表1)，在不同條件(jiàn)下，cng用戶kn'值(zhí)誤差(chà)小(xiǎo)于2%，長天(tiān)用戶(hù)kn'值誤(wù)差小于(yú)3%，長燃用(yòng)戶kn'值誤差小于(yú)5%，可以明确的是(shì)輸氣壓(yā)力越高(gāo)流量(liàng)波動越小(xiǎo)，kn'值誤差(chà)就(jiù)越小，kn值誤差(chà)也就越(yuè)小。但(dàn)從(cóng)誤差範(fàn)圍看(kàn)，一套标(biāo)準(zhǔn)計量設備引起的計(jì)量誤差在(zài)允許範圍(wéi)内。因此，集輸氣站可(kě)通過(guò)計算不(bú)同管道(dào)孔闆(pǎn)計量的kn，簡(jiǎn)化生産過(guò)程中(zhōng)的流量計(jì)算過程，從而結合輸氣任務(wù)動(dòng)态地(dì)做好(hǎo)計量(liàng)操作(zuò)，完成輸氣(qì)任務。


2.2溫度、壓(yā)力和(hé)壓差(chà)對輸氣計(jì)量的影響(xiǎng)
　　同一(yī)計量設備常數(shù)kn一定(dìng)，對流量有影響(xiǎng)的有溫度(dù)、壓(yā)力和壓(yā)差3個參數。表2列出了同一用戶(hù)計量(liàng)過程(chéng)中兩(liǎng)個參(cān)數相同另一個不同(tóng)時的流量變化，可以看出，當兩(liǎng)個參數相同時，溫(wēn)度(dù)變化對流量的改變(biàn)是有限的，而壓(yā)力和(hé)壓差(chà)的波(bō)動對流量(liàng)的影響比較大(dà)。對于高(gāo)壓外輸(shū)用戶(hù)cng來說，進站(zhàn)壓力(lì)受(shòu)氣源供(gòng)氣(qì)與站内輸氣(qì)的雙重影響，波(bō)動較大(dà)，但它與(yǔ)壓差共同影響着流量，是高壓外(wài)輸用戶最主(zhǔ)要的兩個(gè)參數;而對于調壓外(wài)輸用戶(hù)長天和長燃來說，由于有調壓撬(qiào)進行(háng)壓力調節(jiē)，因此(cǐ)壓力波(bō)動範圍(wéi)顯著變小，這樣(yàng)壓差(chà)就成爲了反映流(liú)量的最(zuì)主要參數(shù)。

3根據(jù)壓差選擇合适的量程
　　對集輸氣站(zhàn)來說，除了(le)加強管理和規(guī)範操(cāo)作(zuò)外，結合壓差選擇好孔(kǒng)闆的量程成爲(wèi)提高孔闆(pǎn)流量(liàng)計計(jì)量精度的(de)關鍵(jiàn)。在輸氣過(guò)程中，用戶在不同時間段(duàn)和不(bú)同季(jì)節的用氣(qì)需求是變化的(de)，更換孔闆的方(fāng)法比較直(zhí)接。但(dàn)是如果需要經(jīng)常更(gèng)換，會因孔(kǒng)闆有(yǒu)限和頻繁(fán)操作而不(bú)現(xiàn)實(shí)，并且更換(huàn)孔闆(pǎn)的過(guò)程就(jiù)會影響計(jì)量精度，這(zhè)時就要(yào)考(kǎo)慮調(diào)節計量(liàng)量程，具(jù)體方法(fǎ)有以下(xià)兩種(zhǒng)。
3.1選取合适(shì)的孔闆量程
　　對(duì)于cng高(gāo)壓外輸用(yòng)戶，從表1數據(jù)來(lái)看，最(zuì)大壓差爲(wèi)22kpa，但在(zài)選(xuǎn)擇壓差(chà)量程(chéng)時(shí)，不(bú)能完(wán)全以統計的最(zuì)大壓差爲依據(jù)，因爲外(wài)輸壓力(lì)的變化(huà)不受集(jí)輸氣站控(kòng)制，需(xū)要根據具(jù)體情(qíng)況進一步(bù)計(jì)算，如最(zuì)大(dà)瞬(shùn)時流量值爲15000m3/h，但進站(zhàn)壓力爲1.5、5.4mpa時，最大(dà)壓差分别爲73、20kpa(實(shí)際統計數(shù)據)，考慮到數據(jù)的有限性(xìng)，因此最大(dà)壓差量程範圍(wéi)選(xuǎn)擇0～100kpa爲宜。對于(yú)低壓用戶來(lái)說(shuō)，以長(zhǎng)天(tiān)爲例，當(dāng)最大瞬時流量(liàng)爲15000m3/h，進(jìn)站壓(yā)力爲0.7、1.2mpa時，最大壓(yā)差分(fèn)别爲(wèi)36、18kpa(實際統(tǒng)計(jì)數據(jù))，最大壓差量程(chéng)範圍爲0～60kpa即可滿足;當(dāng)最大瞬時流量(liàng)爲23000m3/h，進(jìn)站壓力爲0.8、1.1mpa時，最(zuì)大壓差分别爲80、52kpa(實際統(tǒng)計數據(jù))，最大(dà)壓差量程(chéng)範圍爲(wèi)0～100kpa即(jí)可滿(mǎn)足。
3.2動态調節(jiē)孔(kǒng)闆量程(chéng)範(fàn)圍
　　當(dāng)集輸(shū)氣站某一(yī)時期輸(shū)氣量減(jiǎn)少或(huò)加大，更換(huàn)孔闆又不現實時，可(kě)以考慮動(dòng)态調節(jiē)孔闆量程。
　　如長燃用戶(hù)，原最大壓(yā)差Δp1設(shè)定爲(wèi)100kpa，由于用氣(qì)淡季到來(lái)，持續一段時(shí)間内最(zuì)大流量不超過(guò)18000m3/h，溫度爲5～12℃、壓(yā)力爲(wèi)0.9～1.0mpa，壓差不大(dà)于42kpa，爲(wèi)了計量準确，将(jiāng)最大(dà)壓(yā)差調整(zhěng)爲70kpa就(jiù)能滿足要(yào)求。同時(shí)要校驗(yàn)儀表(biǎo)，使它符合(hé)jb/t10564-2006［5］的規定，最大流(liú)量qn1爲30000m3/h，壓差需降(jiàng)爲70kpa，最大流(liú)量需(xū)降(jiàng)爲25000m3/h。由Δp1/Δp2=(qn1/qn2)2(Δp2爲實際(jì)最大壓差(chà))可知最大壓差降爲(wèi)70kpa時，實際(jì)最大流(liú)量qn2'=25100m3/h，這(zhè)時模(mó)拟電(diàn)流值應(yīng)滿足25100/25000=(20－4)/(in2'－4)，in2'的值爲19.94ma，即在電流(liú)信号記錄儀制(zhì)式爲(wèi)4～20ma的情況下(xià)，原參數爲(wèi)20ma時，每小時走字1000個，調(diào)整後(hòu)爲19.94ma走字(zì)1000個(gè)，但積算儀(yí)滿刻(kè)度爲20ma，就(jiù)需(xū)計算(suàn)出調(diào)整後20ma對應(yīng)的走(zǒu)字(zì)數爲每小時1004字，作爲(wèi)校(xiào)驗儀表的(de)參考(kǎo)［6］，即(20－4)/(19.94－4)=sn2/1000(sn2爲積算儀滿(mǎn)刻度時走的字數)。
4結束語
　　在集(jí)輸氣站(zhàn)計量過(guò)程中，要想提高(gāo)孔闆(pǎn)流(liú)量(liàng)計的計量(liàng)精(jīng)度，就要加強管理并規(guī)範操作。除(chú)了(le)按(àn)照标準進行孔闆計(jì)量設(shè)備的(de)安裝并(bìng)做好維(wéi)護(hù)和運行外，還(hái)要做好孔(kǒng)闆計量的科學操作(zuò)，正确(què)使(shǐ)用(yòng)孔闆流量計。
　　管理和(hé)操作上要重視(shì)對氣(qì)源的掌握(wò)和跟蹤，不同氣(qì)田的天然氣密度存(cún)在差異，集輸(shū)氣站氣源不(bú)單一(yī)時，輸氣密(mì)度不(bú)能保(bǎo)持長期穩定(dìng)不(bú)變，因(yīn)此，建(jiàn)議集輸氣(qì)站要建立氣樣取樣台賬記錄和規範要求，定(dìng)期根據實測校(xiào)正天然氣(qì)密度(dù)。同時，加(jiā)強分離(lí)器的使用(yòng)和保養，做好排液，确(què)保氣(qì)水(油)進站後能夠有效分(fèn)離，避免因天然(rán)氣中(zhōng)含有飽(bǎo)和(hé)水造成的計量(liàng)誤差(chà)。計量上要(yào)做好技術(shù)調控(kòng)，對(duì)于(yú)高壓(yā)外輸(shū)用戶(hù)要(yào)重(zhòng)點(diǎn)考(kǎo)慮壓(yā)力(lì)和壓差兩個因(yīn)素(sù)，同時壓差量程選取(qǔ)時要充(chōng)分(fèn)考慮到壓力波動的(de)影響(xiǎng)。對(duì)于低壓(yā)外輸用戶，因爲(wèi)壓力波動(dòng)範圍(wéi)小，壓差爲最主(zhǔ)要因(yīn)素，最(zuì)大壓差變(biàn)化在量程(chéng)合理範圍(wéi)即可(kě)。總之，從提高集(jí)輸(shū)氣站操(cāo)作計(jì)量精度來(lái)看，要(yào)充分考(kǎo)慮(lǜ)高壓外輸(shū)和低壓外(wài)輸用(yòng)戶的區别，加(jiā)強管理，規範(fàn)操作，科學選擇(zé)壓差(chà)量程(chéng)，使集(jí)輸氣站(zhàn)的孔闆計量(liàng)更加精确(què)。

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