摘要：随着(zhe)世界(jiè)天然氣工(gōng)業的迅速(sù)發展(zhǎn)，天然氣貿(mào)易的頻繁，對天然氣(qì)的準确(què)計量要(yào)求越來越高。目(mù)前國内孔(kǒng)闆流(liú)量計 占90%以上，而(ér)影響該流(liú)量計(jì) 計量精(jīng)度的因(yīn)素很多，包括流(liú)體特(tè)性、儀表性(xìng)能、安裝、環境(jìng)條件等(děng)方面(miàn)，要解(jiě)決或減少(shǎo)這些影響(xiǎng)因素(sù)，必須(xū)加強管理(lǐ)、正确(què)選用儀表及加(jiā)強技術培(péi)訓，提(tí)高人員素質。
1前(qián)言
　　天(tiān)然氣(qì)在世(shì)界能源結(jié)構中(zhōng)所占的比例不斷上(shàng)升，據統計(jì)1970年爲17.7%，1980年爲(wèi)18.8%，1990年爲(wèi)21.5%，2000年爲(wèi)22.3%，預計2010年爲(wèi)24.3%。目前(qián)天然(rán)氣的年産(chǎn)量已達到(dào)2.3×104億m3左(zuǒ)右。天(tiān)然氣(qì)的産區(qū)與其消(xiāo)費地區之間的距離就決定了(le)此項(xiàng)能源(yuán)的國際貿易量頗大(dà)，20世紀90年代以來(lái)此數字不斷上(shàng)升，現(xiàn)已(yǐ)達(dá)到4200億m3/a，其中(zhōng)75%以上由管(guǎn)道輸送，其(qí)餘則(zé)爲液化天然氣(qì)。我國是天(tiān)然氣(qì)資(zī)源豐富(fù)的國(guó)家之一，天(tiān)然氣(qì)遠景(jǐng)儲量(liàng)約達(dá)38×104億m3，其中陸(lù)上占79%，海上占(zhàn)21%。天然氣(qì)的生(shēng)産、利(lì)用過(guò)程是一個流程(chéng)複雜、規模(mó)大、速(sù)度快(kuài)且(qiě)連續運行的系統。在這個系統中，無論(lùn)是在井場(chǎng)、集氣站、配(pèi)氣站，還是(shì)在使用(yòng)者家庭(tíng)都可見(jiàn)到用于不同目(mù)的(de)的各種流量(liàng)測(cè)量(liàng)儀(yí)表。其計量(liàng)的準(zhǔn)确與(yǔ)否受到人(rén)們的(de)普遍重視，因此計量的精(jīng)度是選擇(zé)任何類型的(de)流量計(jì)都必須(xū)考(kǎo)慮的(de)重要指标。在實(shí)際應用中，影響(xiǎng)流量(liàng)計計(jì)量精(jīng)度的因(yīn)素很多。
2目前孔闆流量(liàng)計計量(liàng)中存在(zài)的問題(tí)
　　流(liú)量計(jì)量儀表品(pǐn)種多(duō)，計算模型五花(huā)八門，如(rú) 标準孔闆流(liú)量計(jì) 、 渦街(jiē)流量(liàng)計 、 漩(xuán)渦流量計(jì) 、 超聲波流(liú)量計 等，除(chú)了标(biāo)準孔闆流(liú)量計(jì)外，餘(yú)者皆缺乏(fá)必(bì)要的标(biāo)準或(huò)規範支(zhī)持(chí)。
　　孔闆流量計(jì)在(zài)20世紀(jì)初即使用于天然氣(qì)流量(liàng)測量(liàng)，經過一(yī)個(gè)世紀(jì)的漫長發展(zhǎn)過(guò)程，它已成爲全世界最主(zhǔ)要的(de)天然(rán)氣流(liú)量計。據估計，目(mù)前在(zài)國外(wài)它約(yuē)占60%，而在國(guó)内占(zhàn)90%以上。美國aga（美(měi)國(guó)燃氣(qì)協會）no.3報告(gào)(孔闆(pǎn)流(liú)量計計量天(tiān)然氣及其它烴類流體(tǐ))就(jiù)是針(zhēn)對天(tiān)然(rán)氣(qì)計量的标準，從(cóng)中可(kě)知，孔闆流量計(jì)測量(liàng)天然(rán)氣(qì)流(liú)量已(yǐ)經進行過(guò)非常(cháng)深(shēn)入細緻(zhì)的研(yán)究試驗，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗，在(zài)量的基礎上産(chǎn)生了質的(de)飛(fēi)躍，其标志就是(shì)标(biāo)準化——用标準孔闆流(liú)量計，可以無須(xū)校準(zhǔn)而确定信号(差(chà)壓(yā))與流量的關系，并估算(suàn)其測量誤差，目(mù)前在全部(bù)流量(liàng)計中它(tā)是(shì)唯一(yī)達到(dào)此(cǐ)标準的(de)。
　　孔闆流量(liàng)計的(de)主要特點(diǎn)爲結(jié)構易于複(fú)制、簡(jiǎn)單牢(láo)固、性能穩定可靠、使用期限長(zhǎng)、價格低等(děng)。整套流(liú)量計由(yóu)節流(liú)裝置、 差壓變送器 和流量(liàng)顯示儀(yí)(或流量(liàng)計算機)組(zǔ)成。它(tā)們可以(yǐ)分别由(yóu)不同廠家(jiā)生(shēng)産，易于(yú)形(xíng)成規模(mó)生産、經濟(jì)效益高，各部(bù)分組合(hé)非常(cháng)靈活，即使(shǐ)目前(qián)推出的(de) 一(yī)體化孔闆(pǎn)流量計 ，亦(yì)可分(fèn)開生(shēng)産，再靈活組裝(zhuāng)。
　　在現場(chǎng)惡劣工(gōng)作條件下(xià)，節流(liú)裝置(zhì)與差壓變(biàn)送器(qì)及(jí)其(qí)連接(jiē)部分(fèn)的引壓管(guǎn)線是使用維護的重點。《天然氣(qì)流量的标(biāo)準孔闆計量(liàng)方法》(sy/6143-1996)中指出(chū)，天然氣從(cóng)地層中開采出(chū)來，雖經分(fèn)離、除塵和過濾，因其(qí)所含成(chéng)份(fèn)十分複雜(zá)，從(cóng)單井計(jì)算、集氣計量到(dào)配氣計(jì)量，氣體(tǐ)組分不同(tóng)，所以(yǐ)節流裝置(zhì)在使(shǐ)用中所受到的(de)腐蝕亦(yì)各不相(xiàng)同。特别對孔闆直角入口邊緣(yuán)和測量(liàng)管内壁(bì)的沖(chòng)刷、腐蝕尤爲(wèi)嚴重，這(zhè)将影(yǐng)響孔闆直角(jiǎo)入(rù)口邊緣弧(hú)半徑和測(cè)量管(guǎn)内壁(bì)的相對粗糙度(dù)，流出(chū)系數發生(shēng)變化，流量(liàng)測(cè)量(liàng)不确(què)定度超出(chū)估計(jì)數。輸(shū)出信(xìn)号爲(wèi)模拟信号(hào)，重複性不高，對(duì)整套流量計的精度影響(xiǎng)因素多且錯(cuò)綜複雜(zá)，因此(cǐ)精度提高的難(nán)度很大。
2.1被(bèi)測流體特性的(de)影響(xiǎng)
　　由于(yú)天然(rán)氣本身的性質，會随(suí)着(zhe)外界環(huán)境溫度的(de)變化而發(fā)生(shēng)複(fú)雜的(de)變化(huà)，從而(ér)影響流量計的測量(liàng)精度。對于天然(rán)氣的測量，必須(xū)首先确定(dìng)天(tiān)然(rán)氣的(de)工作溫度和壓力，以免造(zào)成密(mì)度和壓縮系數的過(guò)大變(biàn)化。低(dī)密度氣體(tǐ)對某些測(cè)量方(fāng)法呈(chéng)現困難，此時就要改變所(suǒ)選擇(zé)的測量方(fāng)法，或者進行(háng)溫(wēn)度和(或)壓力修(xiū)正，以保證測量(liàng)精度。在評估流量(liàng)計(jì)的适應性(xìng)時，還(hái)要掌(zhǎng)握氣(qì)體的溫(wēn)度—粘度特性(xìng)，雖(suī)然(rán)氣體(tǐ)的粘度随(suí)溫度和壓力變化較(jiào)小，但是對流量計量的精度還(hái)是有一(yī)定(dìng)的影(yǐng)響。
　　在(zài)礦場計量(liàng)或測量含有雜(zá)質的(de)天然氣時(shí)，雜質會腐蝕儀(yí)表接(jiē)觸(chù)件，使接(jiē)觸表(biǎo)面結(jié)垢或析出結晶，減小(xiǎo)活動部件(jiàn)的(de)間(jiān)隙，從而改變流(liú)量計(jì)使用(yòng)性能(néng)參數(shù)，降低敏感(gǎn)元件的靈敏度(dù)或測量性能(néng)，影(yǐng)響計(jì)量精度。
　　對(duì)于油(yóu)田濕(shī)氣(伴生氣(qì))，其(qí)中含有(yǒu)大量飽和水蒸(zhēng)氣，溫度降低時(shí)有水凝結(jié)；分離(lí)不淨的(de)濕(shī)氣含(hán)有油滴或(huò)油污(wū)，屬髒污介(jiè)質；間(jiān)斷計量(liàng)，将有油(yóu)、水沉積在管線内。它(tā)們(men)均屬于多組分流動，計量時應謹慎對(duì)待[1]。經(jīng)驗表(biǎo)明(míng)，單(dān)相通用(yòng)流量儀表用(yòng)于(yú)多組分或多(duō)相流體，測量性能會(huì)改變(biàn)(或大幅度改變(biàn))。單相流動(dòng)的氣(qì)體有時也會呈現雙(shuāng)相(xiàng)，例如濕(shī)氣中水微粒随(suí)着天(tiān)然氣(qì)流動(dòng)，環境溫度(dù)或天然氣壓力偏離(lí)原定狀态，儀表就可能(néng)不适應(yīng)。測量(liàng)氣液雙相(xiàng)流時盡可(kě)能采用分(fèn)離(lí)後分相測量，以保(bǎo)證最(zuì)小(xiǎo)測(cè)量不(bú)确定(dìng)度，然而在有些場合(hé)這(zhè)種方法并不切(qiē)實(shí)可行或不(bú)符合要求(qiú)[2]。
2.2儀表性(xìng)能(néng)的影(yǐng)響
　　孔闆流量計(jì)本身引起(qǐ)的誤(wù)差原因(yīn)主要有(yǒu)：孔闆入口直角(jiǎo)銳利度(dù)，管徑尺(chǐ)寸與(yǔ)計算(suàn)不符(fú)，孔闆厚度(dù)誤差(chà)，節流(liú)件附件産(chǎn)生台階、偏心，孔(kǒng)闆上(shàng)遊端面平(píng)度，環(huán)室尺寸産(chǎn)生台階、偏(piān)心，取(qǔ)壓位置，焊(hàn)縫突(tū)出，取(qǔ)壓孔加工(gōng)不規範(fàn)或(huò)堵塞(sāi)及節流(liú)件不同軸度等等。這些(xiē)因素都(dōu)有(yǒu)可能(néng)影響(xiǎng)孔闆的重(zhòng)複性，重(zhòng)複(fú)性是由儀(yí)器本身原(yuán)理與制(zhì)造質量所決(jué)定(dìng)，它在過(guò)程控(kòng)制(zhì)應(yīng)用中是重要的指标(biāo)。而精(jīng)度除取(qǔ)決于重複(fú)性外，尚(shàng)與量(liàng)值标定系(xì)統有關(guān)。在實際(jì)應(yīng)用中，儀(yí)表優良的重複(fú)性被(bèi)許多因(yīn)素包括(kuò)流體粘度、密度(dù)等變(biàn)化所(suǒ)幹擾(rǎo)，都會影響測量(liàng)精度。若儀(yí)表(biǎo)輸出特性是非線(xiàn)性的，則這種影(yǐng)響更(gèng)爲(wèi)突出。
　　流(liú)量(liàng)儀表輸出主(zhǔ)要有(yǒu)線性和平方根非(fēi)線(xiàn)性兩種。大部分流量(liàng)儀表的非線性誤(wù)差不列出單(dān)獨指标，而(ér)包含在基本誤差内(nèi)。然而對于(yú)寬流(liú)量範圍(wéi)脈沖輸(shū)出用作總(zǒng)量積(jī)算的儀(yí)表(biǎo)，線性(xìng)度是一(yī)個(gè)重要(yào)指标，使有可能(néng)在流(liú)量範(fàn)圍内(nèi)用同一(yī)個儀表(biǎo)常數，線性度差(chà)就要降低(dī)儀表(biǎo)精度。
　　用于(yú)脈動(dòng)流動場所，應注(zhù)意儀表對流動(dòng)階躍變化(huà)的響(xiǎng)應。有些使(shǐ)用場(chǎng)所要求儀表輸(shū)出跟随流動變(biàn)化，而另一(yī)些爲(wèi)獲得綜合(hé)平(píng)均(jun1)值隻(zhī)要求有較(jiào)慢響應(yīng)的(de)輸出。瞬态響應(transientresponse)常以(yǐ)時間常(cháng)數(shù)或響(xiǎng)應頻率表示，其值前(qián)者從(cóng)幾毫(háo)秒到(dào)幾(jǐ)秒，後者(zhě)在數百赫茲以下，配用顯(xiǎn)示儀(yí)表可能相當大(dà)地延長響應時(shí)間。redmedloc認爲儀(yí)表的(de)流量上升和下(xià)降的(de)動(dòng)态響應(yīng)不對(duì)稱會(huì)急劇增加測量誤差(chà)[3]。
2.3流量計(jì)安裝的(de)影響
　　管線布置的偏(piān)離造成的(de)安裝誤差(chà)是普(pǔ)遍性(xìng)的，其(qí)主要(yào)原因是(shì)現(xiàn)場不能滿(mǎn)足直(zhí)管段要(yào)求的長(zhǎng)度。在(zài)流量(liàng)計安裝時(shí)首先(xiān)應(yīng)考(kǎo)慮管道的(de)布置和天然氣的(de)流(liú)動方(fāng)向(xiàng)，有些雖然是(shì)能雙(shuāng)向工作的(de)儀表，在安(ān)裝時(shí)也要考(kǎo)慮(lǜ)正向(xiàng)和反向之(zhī)間測(cè)量性(xìng)能(néng)是(shì)否存(cún)在差(chà)異。
　　大部分(fèn)流量計儀表或(huò)多或少(shǎo)會受進(jìn)口流動(dòng)狀況的影響(xiǎng)，因而(ér)必須(xū)保證測量(liàng)流體的良好流動狀(zhuàng)況。輸(shū)送(sòng)管(guǎn)道上安裝(zhuāng)的定排量(liàng)泵(bèng)、往複式(shì)壓縮機、振(zhèn)蕩(dàng)着的(de)閥或調節器(qì)等都(dōu)是常見的(de)脈動(dòng)源，上遊管道布(bù)置和阻流件會(huì)引起流動擾動，另外管道直徑和方(fāng)向的急劇(jù)改變(biàn)等不良布(bù)置，都會産生脈(mò)動，流量計來不(bú)及跟随記錄脈動擾動(dòng)，帶(dài)來測量誤差(chà)。因此應(yīng)考慮在儀(yí)表前(qián)後管(guǎn)道安裝(zhuāng)支(zhī)撐件。雖(suī)然脈動(dòng)緩沖器(qì)可(kě)清除或減小泵與壓(yā)縮機的影(yǐng)響，然而流量計還是(shì)應盡可(kě)能(néng)避開振動或振(zhèn)動源(yuán)爲好[3]。
　　流量計的(de)信号輸出顯示(shì)有流量(體(tǐ)積流(liú)量或質量(liàng)流量)、總量、平均(jun1)流速、點流速幾種，亦(yì)可分爲模(mó)拟量(liàng)(電流或電壓)和(hé)脈沖量。目(mù)前大(dà)部分(fèn)儀表系統(tǒng)，在儀(yí)表上(shàng)或其(qí)附近(jìn)結合着電(diàn)子設備。大功(gōng)率電源(yuán)不僅會使(shǐ)儀表輸(shū)出脈沖波動(dòng)，還會影響(xiǎng)儀(yí)表(biǎo)工(gōng)作性能，如 電(diàn)磁流量計 的磁場被畸變(biàn)，影響測量精度(dù)。因此電氣(qì)連接(jiē)應(yīng)有抗(kàng)雜(zá)散電(diàn)平幹擾的能力(lì)，并且信号電纜(lǎn)應盡(jìn)可(kě)能遠離(lí)電力(lì)電纜(lǎn)和電力源，将電(diàn)磁幹(gàn)擾和射頻幹擾降至(zhì)最低(dī)水平。
2.4環境條件方面(miàn)的影響
　　因所使用環境條件不(bú)同于預期的，使(shǐ)儀表的(de)一些性(xìng)能參數和(hé)硬件(jiàn)方面(miàn)也(yě)随之發(fā)生了改變(biàn)，從而(ér)會改變流量(liàng)計測量(liàng)結果。例如(rú)：環境溫度或介(jiè)質溫度的急劇變(biàn)化引起(qǐ)濕度(dù)的變化，高(gāo)濕度會加速大氣腐(fǔ)蝕和電(diàn)解(jiě)腐蝕并降低電(diàn)氣絕(jué)緣(yuán)，低濕度(dù)則容(róng)易産生靜(jìng)電。
　　儀(yí)表的電子(zǐ)部件(jiàn)和某(mǒu)些儀表流(liú)量檢測部(bù)分易(yì)受環境溫度變(biàn)化影響(xiǎng)。例如，儀(yí)表尺(chǐ)寸變化，通過儀(yí)表(biǎo)殼(ké)體傳熱改(gǎi)變(biàn)流(liú)體密(mì)度和粘度等，影(yǐng)響到(dào)顯(xiǎn)示儀表電子元件(jiàn)時，将降低(dī)測量精度(dù)。
　　此外，影響孔闆(pǎn)流量計計量的(de)因素還有(yǒu)氣體流速造成雷諾(nuò)數範圍不(bú)符合标準(zhǔn)規定、管道(dào)粗糙度影(yǐng)響等(děng)。
3解決(jué)孔闆流量計計(jì)量問(wèn)題的(de)途徑
3.1加(jiā)強管理(lǐ)，提高人員素質(zhì)
　　孔闆流(liú)量計易(yì)于偏離标準的(de)原因在(zài)于儀表本身的工(gōng)作原(yuán)理與(yǔ)結構特點(diǎn)，儀器自身誤差(chà)是制(zhì)造時産生(shēng)的，安裝和(hé)使用誤差則(zé)是在安裝時或長(zhǎng)期使用中(zhōng)由于流體(tǐ)介質腐蝕(shí)、磨損(sǔn)、沾污等造成的(de)。因此，應嚴(yán)格按(àn)技術(shù)要求(qiú)安裝(zhuāng)流量(liàng)計(jì)量系統(tǒng)，消除(chú)安裝誤(wù)差(chà)。在使用過程中，操作(zuò)人員應做好系統的(de)檢修(xiū)、維(wéi)護(hù)、保養工作(zuò)，延長其使用壽(shòu)命，減(jiǎn)小計量誤(wù)差。同時(shí)，在(zài)實際(jì)應用(yòng)中應強化(huà)宣貫《天然氣流(liú)量的标準孔(kǒng)闆(pǎn)計量方法(fǎ)》(sy/6143-1996)的力(lì)度。其(qí)中提到了(le)減少誤差的方法。如(rú)附(fù)錄“節流(liú)裝置在使用中出現部分(fèn)偏離(lí)标準規(guī)定(dìng)的處(chù)理”中(zhōng)規定在實(shí)際應用中采取在流出系數中(zhōng)增加2個修(xiū)正系數，即孔(kǒng)闆入口尖銳(ruì)度修正系(xì)數和管壁粗糙(cāo)修正(zhèng)系數或(huò)者采用可換孔闆(pǎn)節流裝置(zhì)。因此(cǐ)在天(tiān)然氣計量(liàng)的(de)實際應用中(zhōng)應深(shēn)入研究，吃透《天然氣(qì)流量(liàng)的标準孔闆計(jì)量方法》的精髓(suǐ)，嚴格(gé)按(àn)标準規(guī)定安裝、使用、處(chù)理數據，保證天(tiān)然氣(qì)計(jì)量(liàng)的準(zhǔn)确性(xìng)。
3.2測量儀表(biǎo)的(de)正(zhèng)确選(xuǎn)用
　　測量儀表應首選(xuǎn)标準節(jiē)流(liú)裝置(zhì)，當流量變化範圍大(dà)時要考慮(lǜ)用(yòng)寬(kuān)量程智能(néng)差變，其它類型檢測(cè)儀表(biǎo)在相(xiàng)應的計(jì)量(liàng)天然(rán)氣的(de)标準(zhǔn)出台(tái)前，應慎重選用(yòng)，二次(cì)儀表的計(jì)量模型應(yīng)符合sy/t6143-1996的要(yào)求(qiú)計算fz能(néng)輸入組份，實時(shí)計算c值。
3.3加強技(jì)術培訓，借鑒國(guó)外經驗(yàn)
　　引進、消化、吸收(shōu)近幾年(nián)發展(zhǎn)起(qǐ)來的天(tiān)然氣計(jì)量新技術。從國(guó)外情(qíng)況(kuàng)來看，在天(tiān)然氣(qì)國際貿(mào)易中能(néng)量計量幾乎已(yǐ)全(quán)面取代傳統(tǒng)的體積(jī)計量(liàng)，而(ér)我國的天然氣(qì)計量領(lǐng)域中體(tǐ)積計(jì)量仍占統治地位。爲了盡(jìn)快與國際接軌(guǐ)，使用單(dān)位可以與各科研究院(yuàn)所聯合攻(gōng)關，開展天然氣能量(liàng)計量(liàng)的試驗工(gōng)作，并(bìng)在此基礎(chǔ)上完成标(biāo)準化(huà)。爲了加快試驗(yàn)進度，建議(yì)引進(jìn)國外先進的在(zài)線氣相色譜系(xì)統和流(liú)量計算(suàn)機，在消化引進(jìn)技術的(de)基礎上(shàng)發展(zhǎn)适(shì)合(hé)我(wǒ)國國情的天(tiān)然氣(qì)能量計(jì)量(liàng)系統(tǒng)。

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