摘　要：天(tiān)然氣(qì)孔(kǒng)闆流量(liàng)計 的現(xiàn)場檢定(dìng),采用(yòng)以(yǐ)文(wén)丘裏(lǐ)音(yīn)速(sù)噴嘴(zuǐ)作爲(wèi)标準表(biǎo)的傳遞型校準法。計量(liàng)站場(chǎng)節流裝置(zhì)在周(zhōu)期性(xìng)的維(wéi)護過程中,則需要對(duì)其孔闆(pǎn)、測(cè)量管直度(dù)和圓度進行幾何檢(jiǎn)定。介紹了(le)現場檢(jiǎn)定孔(kǒng)闆流量(liàng)計的原理,工藝(yì)流程、檢定方程式,對孔(kǒng)闆流量(liàng)計進行系統仲(zhòng)裁的檢定(dìng)方法(fǎ),以及在現場實(shí)際條件下(xià)如何(hé)對标(biāo)準孔闆及測量管進(jìn)行必要(yào)的(de)幾何檢驗(yàn)内容、使用的器(qì)具及其操作方(fāng)法。
現(xiàn)場(chǎng)系數檢定與(yǔ)仲裁
　　現場檢定(dìng)方法(fǎ)系指(zhǐ)标準(zhǔn)表(biǎo)比較法或稱爲傳(chuán)遞型(xíng)校準法。傳(chuán)遞校準的(de)原理(lǐ)在于(yú)對(duì)照(zhào)一台(或一(yī)組)已(yǐ)知(zhī)精(jīng)度的标準(zhǔn)表來(lái)校準(zhǔn)(或稱(chēng)檢定)另一(yī)台工作儀表。在(zài)現場操作(zuò)條件(jiàn)下使用标(biāo)準表(biǎo)時,爲保(bǎo)證(zhèng)不使脈動(dòng)流或旋轉流送到試驗段導緻(zhì)不精确的(de)檢定結果,必(bì)須創造(zào)較理想的流動(dòng)條(tiáo)件和操(cāo)作條(tiáo)件。
目前國(guó)際上作現場在(zài)線檢定(dìng)用的傳(chuán)遞标(biāo)準大(dà)多采用文丘(qiū)裏音速(sù)噴嘴(zuǐ),其次(cì)是 标準(zhǔn)渦輪流量計(jì) 。在特定的條件(jiàn)下(例(lì)如在(zài)實驗(yàn)室條件(jiàn)下(xià)且采用mt或pvtt法),對上述(shù)兩(liǎng)種标準(zhǔn)表進行檢定,最高精(jīng)度至少可(kě)達±0.25%。
1.文丘裏(lǐ)音(yīn)速(sù)噴嘴(zuǐ)标準表
　　音速噴(pēn)嘴爲(wèi)固定式的(de)(定流量)流量儀表,對于一台具(jù)有給定的(de)喉部(bù)直徑的音速噴嘴的這種(zhǒng)儀表在一個(gè)特定的壓力(lì)下将給出(chū)一個并(bìng)且隻給(gěi)出一個流量。因此,爲了得(dé)到 孔(kǒng)闆流量計(jì) 在操作範圍内的精(jīng)度曲線(xiàn),必須使用幾(jǐ)個(一組)不(bú)同喉(hóu)部尺寸的(de)噴嘴(zuǐ),才(cái)能對孔闆流量計(jì)進行(háng)操作範圍(wéi)内的(de)檢定(例如儀表(biǎo)滿(mǎn)量(liàng)程(chéng)的20%～80%)。
2.現場(chǎng)檢定孔闆(pǎn)流量(liàng)計
(1)檢定孔闆流(liú)出系數(shù)c
　　檢(jiǎn)定原(yuán)理:假設被校準(zhǔn)的(de)單台孔(kǒng)闆流(liú)量計容量較大(dà),需用數個噴嘴并聯(lián)組合才能(néng)對它(tā)進行(háng)檢定。根據流體力學(xué)連續性定理(lǐ),在(zài)某一(yī)時間(jiān)内通(tōng)過噴嘴(zuǐ)總(zǒng)的流(liú)量,同(tóng)時也等于(yú)通過位于(yú)它上(shàng)遊的一台大容(róng)量的孔闆(pǎn)流量(liàng)計的流量(liàng)。
在線(xiàn)檢定流程(chéng):檢定流程如(rú)圖(tú)1所示(shì)。

注:1.調壓閥(fá);2.4、5、6、7、10截止(zhǐ)閥;3.孔闆;8.整流器(qì);9.音速噴嘴組合系統(tǒng)
檢定孔闆(pǎn)流出系數的檢定方程式(shì):

式中(zhōng):c爲被檢孔(kǒng)闆流量計實際标定(dìng)的流(liú)出系數;
cdi爲第i個噴嘴的流(liú)出系數;
c*i爲(wèi)第i個(gè)噴嘴(zuǐ)的臨(lín)界流(liú)函數;
a*i爲第i個噴(pēn)嘴的(de)喉(hóu)截面積(jī),mm;
poi爲第i個噴(pēn)嘴前(qián)的滞止絕對(duì)壓(yā)力,mpa;
toi爲(wèi)第(dì)i個噴嘴(zuǐ)前的滞止熱力(lì)學溫度,k;
n爲音速(sù)噴嘴的支(zhī)數;
pb爲(wèi)标準狀态下的(de)絕對壓(yā)力(lì)
　　　　(pb=0.101325mpa);
tb爲标(biāo)準狀态(tài)下(xià)的熱(rè)力學溫度
　(tb=293.15k);
zb爲标(biāo)準狀态下(xià)天然(rán)氣壓(yā)縮因(yīn)子(zǐ);
r爲(wèi)氣體(tǐ)常數(shù);
as爲秒(miǎo)計量(liàng)系(xì)數(as=3.1794×10-6);
e爲漸近速(sù)度系數;
d爲(wèi)孔闆開孔直徑(jìng),mm;
fg爲相對(duì)密(mì)度系(xì)數;
ε爲可(kě)膨脹性(xìng)系數;
ft爲流(liú)動溫度系(xì)數;
fz爲超壓(yā)縮因子(zǐ);
p1爲孔闆(pǎn)上遊側取壓孔(kǒng)處氣流絕對靜(jìng)壓,mpa;
Δp爲(wèi)氣流流經(jīng)孔闆時(shí)産生的差壓,pa。
如果檢定(dìng)的是新(xīn)孔闆,則(zé)使用時(shí)應按标(biāo)定出的(de)流(liú)出系(xì)數c值參(cān)加流量(liàng)計算;
如果标定(dìng)的是(shì)舊孔(kǒng)闆,則(zé)應求出流(liú)出系數的誤差,然後(hòu)對流(liú)量進行修(xiū)正。
(2)對孔闆(pǎn)流量(liàng)計進(jìn)行系(xì)統仲(zhòng)裁檢(jiǎn)定
　　檢定原(yuán)理和(hé)工藝流程(chéng):
1)在線檢定時,應(yīng)保(bǎo)證與原來工(gōng)況條(tiáo)件盡量(liàng)相(xiàng)同,即(jí)裝置本身不得有調修、更(gèng)換、清洗(xǐ);必(bì)須使(shǐ)用原來的二次(cì)儀表(biǎo),直管段等(děng)。
2)檢定(dìng)時(shí),試(shì)驗壓力應調節到和原來(lái)工作時的(de)壓力相同(tóng)。
3)選擇音速噴嘴的容(róng)量和調(diào)整組合數,使(shǐ)檢定的流量和原(yuán)來使用時的流量範圍(wéi)相一緻,在該流量範圍内至少(shǎo)檢定4～6個流(liú)量點(diǎn)(包括(kuò)最大流量(liàng)和最小(xiǎo)流量)。在每個(gè)流量點上(shàng)至少運(yùn)行(háng)15～30min以上(shàng)。然後,根(gēn)據原來(lái)計算方法(fǎ)和工(gōng)具:包括公(gōng)式、系(xì)數圖表等(děng)計算出在此時間内通過節流裝置的流量,即流量(liàng)計示值q示(shì)。
4)在試(shì)驗的同時間内(nèi),記錄(lù)噴嘴(zuǐ)的上(shàng)遊滞(zhì)止(zhǐ)壓力po和(hé)滞止溫度to,并按下(xià)式計算出它(tā)的體積流(liú)量(liàng):

式(shì)中:qb爲根(gēn)據(jù)标準(zhǔn)表計算出的t時(shí)間内(nèi)的天然氣(qì)标準流量,m3;
zb爲天(tiān)然氣(qì)在标(biāo)準狀(zhuàng)态下(0.101325mpa,293.15k)的(de)壓(yā)縮因子;
pb爲标準狀态下的絕對(duì)壓力(lì),pb=0.101325mpa;
tb爲标準狀(zhuàng)态下(xià)的熱力學溫(wēn)度(dù),tb=293.15k;
t爲在某一(yī)檢定(dìng)點,節(jiē)流裝置試驗時(shí)間。
5)在各個(gè)流量點(diǎn)上(shàng),差壓流量(liàng)計的示值誤差按下(xià)式計(jì)算:

現場檢定節(jiē)流裝置———幾(jǐ)何檢驗法(fǎ)
1.幾(jǐ)何檢驗(yàn)法說明(míng)
(1)鑒于(yú)現(xiàn)場的實際條件(jiàn)(環境條件、檢驗(yàn)設備及人員專業水平),該(gāi)處僅(jǐn)涉及計量(liàng)站場(chǎng)對節流裝(zhuāng)置在(zài)周期性(xìng)的(de)維護(hù)過程中所需要(yào)重點檢(jiǎn)驗的幾(jǐ)個技術指标(biāo)。未涉及的其(qí)它幾(jǐ)何尺寸指(zhǐ)标應在投(tóu)入(rù)現(xiàn)場使(shǐ)用前(qián)由廠(chǎng)家出廠檢驗确定。運(yùn)抵現場後,由使用者對(duì)照說明(míng)書按(àn)标準要求和安裝單位共(gòng)同驗(yàn)收。
(2)幾(jǐ)何尺(chǐ)寸檢驗的技術(shù)要求應符(fú)合jjg—94 差(chà)壓式(shì)流量計 檢(jiǎn)定(dìng)規程和(hé)sy/t6143—1996天然氣流量的标準(zhǔn)孔闆反計量方法标準中所規(guī)定的各項(xiàng)指标(biāo)。
(3)現(xiàn)場檢定幾何(hé)尺寸的基本測(cè)量手段必(bì)須具(jù)備有:遊(yóu)标卡尺、内徑(jìng)千分尺、鋼(gāng)闆尺、鋼卷(juàn)尺、塞(sāi)規、表面粗糙度(dù)比較樣(yàng)塊(kuài)、放大(dà)鏡等(děng)。用以檢驗(yàn)的量具或(huò)儀器應具(jù)有有效的(de)合格證書。其測(cè)量誤(wù)差應在被測量(liàng)的(de)允(yǔn)許誤(wù)差的(de)1/3以内。站場(chǎng)最好(hǎo)配(pèi)備專職(zhí)(或兼(jiān)職)的檢驗(yàn)者,以保證檢驗(yàn)結果(guǒ)的可信度。
2.孔闆(pǎn)檢(jiǎn)驗
(1)外觀(guān)檢查
　　檢查孔闆(pǎn)上遊(yóu)端(duān)面、圓筒形部分及(jí)入口(kǒu)邊緣不(bú)應有髒污、積塵、腐(fǔ)蝕、明(míng)顯損傷及變形(xíng)現象(xiàng)。
(2)量(liàng)具(jù)檢驗(yàn)
平面度檢(jiǎn)驗:用(yòng)遊标卡尺或鋼(gāng)闆尺的棱面分(fèn)别緊(jǐn)靠孔(kǒng)闆上(shàng)、下遊端(duān)面(miàn),在(zài)大緻垂直的兩個(gè)方位上(shàng),估計透(tòu)光的(de)最大縫隙(xì)寬(kuān)度(用塞規檢(jiǎn)驗),其(qí)值與計(jì)量管内徑的比值(zhí)應小于0.5%。
上遊面(miàn)及開孔圓筒形表面的粗糙度(dù)檢驗:以樣塊(最(zuì)好用于被檢孔(kǒng)闆相同材料做(zuò)成的(de)樣塊)工作(zuò)面的表面粗糙度爲标準,與孔(kǒng)闆上遊面(miàn)及圓筒形(xíng)表面進行(háng)比較(jiào),從而(ér)以視(shì)覺(jiào)(可借助放大(dà)鏡)判(pàn)斷上述表面的粗糙度ra是否達(dá)到(dào)标準規(guī)定的要(yào)求(qiú)(ra≤10-4d),有疑(yí)議時,可(kě)送檢有(yǒu)關計(jì)量部門用(yòng)表面粗糙度測(cè)量儀實測ra。
孔闆開孔直角(jiǎo)入口(kǒu)邊(biān)緣檢驗:①前面(miàn)用目(mù)測法檢(jiǎn)查(chá)時,入口邊(biān)緣應(yīng)無卷邊和毛刺,亦無(wú)肉眼可見(jiàn)的異常(如(rú)缺口等)。或(huò)用觸覺(jiào),即(jí)用指甲刮檢入口時應很鋒利(lì)尖銳(憑經(jīng)驗)。②用(yòng)反射(shè)光法檢查(chá)時:當d≥25mm用2倍放(fàng)大(dà)鏡将(jiāng)孔闆傾斜(xié)45°,使日光(guāng)和人工(gōng)光源(yuán)射向直角(jiǎo)入(rù)口邊緣(yuán);當d<25mm時(shí),用4倍(bèi)放大鏡觀(guān)察邊緣應無反(fǎn)射光。
上述方法(fǎ)有疑(yí)議時,應送(sòng)檢(jiǎn)有關(guān)計量部(bù)門用(yòng)模(mó)鑄(zhù)法實(shí)測入口邊緣圓(yuán)弧倒角(jiǎo)半徑rk**,其值應(yīng)滿足rk≤±0.0004d(應注(zhù)意下(xià)遊出(chū)口邊(biān)緣亦不允許有(yǒu)明顯缺(quē)陷)。
孔闆(pǎn)開孔直(zhí)徑d的檢(jiǎn)驗:使(shǐ)用遊(yóu)标卡(kǎ)尺(chǐ)在圓(yuán)筒形部(bù)分以(yǐ)大緻(zhì)相等角度的(de)四(sì)個方(fāng)位測量,其(qí)結果(guǒ)的算(suàn)術(shù)平均值(zhí)作爲現場實測(cè)孔徑值。
其平均(jun1)值:

式中(zhōng):di爲第i次(cì)測量的(de)d值;
d爲孔(kǒng)闆開(kāi)孔直徑平均(jun1)值;
n爲(wèi)測量次(cì)數。
　　開(kāi)孔(kǒng)直(zhí)徑相對誤差按式(5)計(jì)算:

任意(yì)一個直(zhí)徑di與直徑平均(jun1)值d之(zhī)差不(bú)應大(dà)于平均值(zhí)的±0.05%。

式中:erd爲d的重(zhòng)複性,可按式(7)計算;
esd爲(wèi)測量(liàng)d的(de)量具的準确度

式中:ta爲(wèi)置信(xìn)概率(lǜ)爲95%時(shí)的t分布系(xì)數。
測量管直(zhí)度(dù)和圓度檢(jiǎn)驗
1.目(mù)測檢(jiǎn)查(chá)
　　測(cè)量管的直(zhí)度在現場(chǎng)僅需(xū)目測,目測是直(zhí)的則(zé)被(bèi)認爲滿(mǎn)足直度要(yào)求。在投入運行前還(hái)應對照(zhào)出廠說明書以鋼卷尺(chǐ)量其(qí)測量(liàng)管長(zhǎng)度是(shì)否滿足最(zuì)小直管段長度(dù)要求(qiú)。目測測量管圓度時(shí),如果(guǒ)端面(miàn)圓(yuán)截面呈(chéng)明顯(xiǎn)的橢(tuǒ)圓形狀,則必(bì)須更換(huàn)測量管。測(cè)量管(guǎn)内壁不允(yǔn)許有可見的焊(hàn)疤、台(tái)階、坑凹和污物(wù),否(fǒu)則必(bì)須(xū)打磨(mó)、填補和清洗幹淨。
2.量具檢(jiǎn)驗
　　測量管圓(yuán)度(dù)按下面方(fāng)法進行檢(jiǎn)驗:用内徑千分(fèn)尺在孔(kǒng)闆(pǎn)上下遊側距取壓孔(kǒng)軸向長(zhǎng)度(dù)上各(gè)爲0.5d的(de)範圍内實(shí)測(cè)。實測(cè)結果,其(qí)測量(liàng)管内圓柱(zhù)表面圓度(dù)公差(chà)應滿足以下要(yào)求。
(1)在離孔闆上遊端面(裝有夾(jiá)緊環時,應在夾緊環前緣)0d、0.5d及0d至0.5d之間的上(shàng)遊直管段上取三個(gè)與(yǔ)管道軸(zhóu)線垂(chuí)直的截面,在每(měi)個截面上,以大(dà)緻相(xiàng)等的角距(jù)取4個内(nèi)徑的單(dān)測值,共得12個單(dān)測值,并求其算(suàn)術平均值(zhí)。任一(yī)單測值(zhí)與平均值比(bǐ)較,其(qí)偏差不得大于(yú)±0.3%。
(2)在離(lí)孔闆上遊端面(miàn)0d至2d之(zhī)間的(de)下遊(yóu)直管段上與管(guǎn)道軸線垂直的(de)一個截面上,以(yǐ)大緻相(xiàng)等的角(jiǎo)距取4個直(zhí)徑單(dān)測值。任一單測(cè)值與(yǔ)孔(kǒng)闆上遊側按a條規定方(fāng)法得到的平均(jun1)測量管内(nèi)徑d值(zhí)比較(jiào),其(qí)偏差不(bú)得大(dà)于±3%。
(3)測量管内徑(jìng)d的(de)平均值(zhí)按類同式(4)計算(suàn),直徑百分誤差按類同式(shì)(5)計算。

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