摘(zhāi)要：文章結(jié)合孔闆流(liú)量計(jì)的基本原理及(jí)主要特性，闡述(shù)孔闆流量計在(zài)天然(rán)氣(qì)計量上的應用情況，總(zǒng)結問(wèn)題(tí)，探讨解決方法(fǎ)，爲今後(hòu)在設計中使用(yòng)孔闆(pǎn)流量(liàng)計積(jī)累經驗。
0引言
　　孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì) 是目(mù)前世界上應用範圍(wéi)最爲廣泛(fàn)的流量(liàng)計(jì)量儀(yí)表之一。所(suǒ)有單相流體都可以測量。由(yóu)于應用(yòng)曆史悠(yōu)久(jiǔ)，在試(shì)驗研(yán)究(jiū)中積累(lèi)的豐富資(zī)料和統計(jì)數(shù)據，用幹(gàn)标的(de)方(fāng)法即可保證流量計計(jì)量精度，這(zhè)在所(suǒ)有流(liú)量(liàng)儀表中(zhōng)是唯一的。多年(nián)應用(yòng)經驗及現(xiàn)場實流對(duì)比證明，孔闆流(liú)量計(jì)工作非常(cháng)穩定(dìng)可靠。
　　 孔(kǒng)闆流量計在天然氣計量方(fāng)面應用廣(guǎng)泛，目前(qián)全(quán)國(guó)許(xǔ)多油氣田(tián)、長輸(shū)管道的天然氣交接(jiē)計量(liàng)都采(cǎi)用孔(kǒng)闆流量計(jì)完成，到現(xiàn)在已(yǐ)經形成了(le)許多(duō)應用(yòng)經驗，值得(dé)總結探(tàn)讨。
1孔闆(pǎn)流(liú)量(liàng)計(jì)類型
　　 目(mù)前廣泛使用的(de)孔闆(pǎn)一(yī)次(cì)裝置(zhì)分爲兩(liǎng)種(zhǒng)，一種是簡(jiǎn)易孔闆截(jié)流(liú)裝置，一種是(shì)高級(jí)孔闆閥。
　　 簡(jiǎn)易孔闆截流裝(zhuāng)置：無孔(kǒng)闆升降機構(gòu)，必須停止介質(zhì)輸送才能(néng)完成孔闆(pǎn)檢查(chá)及更換(huàn)，結構簡單，造價低(dī)。
　　 高級孔闆(pǎn)閥：精度比(bǐ)簡易孔闆(pǎn)截流(liú)裝置高，檢查、更換孔(kǒng)闆、維(wéi)修時(shí)可以(yǐ)不停(tíng)止生産，在(zài)線進行，由(yóu)于具有孔闆升(shēng)降機構，能(néng)夠很(hěn)快在線完(wán)成孔(kǒng)闆檢查(chá)及(jí)更換(huàn)。操作(zuò)靈活方便(biàn)。
2工作原理
　　 流體(tǐ)在流(liú)動(dòng)過程中(zhōng)，在一定(dìng)條(tiáo)件下，流體的動能和(hé)靜壓能（壓力能）可以(yǐ)互相轉換(huàn)，并可以利(lì)用這(zhè)種關(guān)系(xì)來測量(liàng)流體的流量1。
　　 介質流(liú)經管道中(zhōng)孔闆所(suǒ)在的截(jié)面時，由(yóu)于流通(tōng)面積突然(rán)縮小，促使流束産生局部收縮(suō)，流速(sù)加快，靜壓力降(jiàng)低，因(yīn)而在孔(kǒng)闆前後(hòu)出(chū)現(xiàn)壓力差（簡(jiǎn)稱差(chà)壓）。可以通(tōng)過測(cè)量此差壓的大小按(àn)一定的函(hán)數關(guān)系來計算(suàn)出流量值。根據能量(liàng)守恒(héng)定律及流體連續(xù)性原理(lǐ)，節流裝置(zhì)的流量方(fāng)程可(kě)以寫成：

　　 式中，m爲質量流量(liàng)，kg/s；q爲(wèi)體積流(liú)量，m3/s；ɑ爲(wèi)流(liú)量系數(shù)；?爲流(liú)量膨脹系(xì)數；f0爲(wèi)節流(liú)裝置(zhì)開孔截面積，m2；ρ1爲(wèi)流體(tǐ)流經節流元件前的密度(dù)，kg/m3；Δρ爲節流元(yuán)件前(qián)後壓力差，即Δρ＝ρ1－ρ2，pa。
　　 由(yóu)式（1）和(hé)（2）可見，天然氣流(liú)經(jīng)節(jiē)流裝(zhuāng)置（孔(kǒng)闆(pǎn)）時(shí)的體(tǐ)積（質量）流量(liàng)與産生的差(chà)壓平(píng)方根(gēn)成正(zhèng)比。基(jī)于此原理，孔闆(pǎn)流量計通過測(cè)量孔闆(pǎn)前(qián)後差(chà)壓，經(jīng)過(guò)計算換(huàn)算出天(tiān)然氣的(de)流量(liàng)。
3孔(kǒng)闆流量(liàng)計的選型和安(ān)裝
3.1孔闆流量計(jì)選型
　　 我們所說的孔闆流量計(jì)實際上(shàng)是(shì)許多(duō)儀(yí)表組(zǔ)成的一(yī)個整體(tǐ)，其(qí)選型包括高(gāo)級孔闆(pǎn)閥、 差壓變(biàn)送器 、 壓力(lì)變送器 、 溫(wēn)度變送(sòng)器 的選(xuǎn)型。
　　 孔(kǒng)闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)的選(xuǎn)型(xíng)最(zuì)基本内容(róng)即是通過(guò)計算獲(huò)得孔闆(pǎn)片标準(zhǔn)開口尺(chǐ)寸d20和孔闆(pǎn)片(piàn)前後差(chà)壓值(zhí)。目前(qián)我們采用(yòng)符合gb/t21446-2008标準(zhǔn)2的計算軟件，其計算(suàn)步驟(zhòu)簡述如下：
1）輔助計算：
　　 首先(xiān)設計(jì)人員根據管道(dào)介質流量确定d20，即20℃條件下檢測(cè)的測量管直徑（孔闆(pǎn)閥孔徑）。需(xū)要注意的(de)是在(zài)滿足(zú)計(jì)量能力(lì)的條(tiáo)件下，應選(xuǎn)擇内徑(jìng)較(jiào)小的(de)測量管，提高差(chà)壓和孔徑比。
計(jì)算天(tiān)然氣(qì)真實(shí)相對(duì)密度、密度(dù)、壓縮因子和超(chāo)壓縮系數。
計算(suàn)天然氣等(děng)熵指(zhǐ)數、動(dòng)力粘度。
計(jì)算管(guǎn)徑雷諾數(shù)。
2）計算(suàn)順序：
計(jì)算(suàn)近似值
　　 将β近似值帶(dài)入工時最(zuì)終求(qiú)出值（孔徑(jìng)比）和d值(zhí)（開(kāi)孔直(zhí)徑），進而(ér)求(qiú)出d20，即(jí)孔闆在20℃條(tiáo)件下測量出(chū)的孔徑(jìng)值。
　　 需要(yào)注意的(de)是，由于單片孔(kǒng)闆量(liàng)程比隻能(néng)達到1：3，最多(duō)不超(chāo)過1：4，因(yīn)此對于流(liú)量範圍較(jiào)大的(de)工況(kuàng)，可将流量(liàng)值分作2～3段(duàn)，分(fèn)别(bié)計算(suàn)出口徑從大到小(xiǎo)的2～3片孔闆。
　　 結合孔闆閥(fá)孔徑、孔(kǒng)闆開孔(kǒng)直徑(jìng)和介質工藝條件，就(jiù)可以計算(suàn)出(chū)Δpmax和Δpmin。
　　 計算(suàn)完畢(bì)後，結(jié)合工藝介(jiè)質(zhì)條件即(jí)可選擇适合設(shè)計工況的高級(jí)孔闆閥(fá)和孔闆片，并可确定差壓檢測範(fàn)圍，再根據工況(kuàng)确定(dìng)壓力(lì)、溫(wēn)度補償儀表(biǎo)的測量範(fàn)圍，孔(kǒng)闆閥的選(xuǎn)型就(jiù)完(wán)成了。
3.2孔(kǒng)闆流量計的安(ān)裝
　　 孔闆(pǎn)流量計(jì)的安裝調校，必(bì)須嚴(yán)格按照相(xiàng)關國(guó)家标準gb/t21446-2008進(jìn)行。
1）直(zhí)管段的要求
　　 速度式(shì)流量計都有前後直管段(duàn)的安裝要(yào)求，用以起到被(bèi)測流體(tǐ)穩(wěn)流的(de)作用，孔闆流量(liàng)計的直(zhí)管段由(yóu)其前端安(ān)裝的(de)阻流(liú)件形式和(hé)直徑比确定，在(zài)阻流件(jiàn)和值确(què)定的(de)情況下，可(kě)以通(tōng)過查詢gb/t21446-2008來(lái)确定(dìng)直管段長(zhǎng)度，gb/t21446-2008規定了各(gè)種阻流件要求的(de)最短直(zhí)管段長(zhǎng)度，但(dàn)在孔闆上遊(yóu)安裝整流器(qì)的情況下，可以(yǐ)縮短直(zhí)管(guǎn)段的(de)長度，因(yīn)此該标準也推(tuī)薦(jiàn)采用整(zhěng)流(liú)器(qì)。
　　 根據規(guī)範的(de)要求(qiú)，目前我們(men)的設計中(zhōng)均在孔(kǒng)闆(pǎn)上遊設置了流動調(diào)整(zhěng)器，按(àn)照(zhào)規範規定，在孔闆上(shàng)遊13d（孔闆(pǎn)閥(fá)内徑(jìng)）處安(ān)裝整流器，再保證30d的前直管段(duàn)的情況下(xià)，可以滿足(zú)任何上遊阻流(liú)件下(xià)的安裝(zhuāng)，目(mù)前這樣的直管段配(pèi)置已經在設計(jì)中普遍采用，相(xiàng)對而言(yán)，後(hòu)直管(guǎn)段的(de)确(què)定(dìng)則比較簡單，僅僅由直徑(jìng)比(bǐ)确定，直(zhí)管段安裝如(rú)圖1所示。

　　 值得注(zhù)意的是，由于安裝在孔闆(pǎn)上遊和(hé)阻流件(jiàn)之間的直(zhí)管段(duàn)由兩種(zhǒng)管(guǎn)段組成，一截(jié)是(shì)孔闆(pǎn)配套(tào)提(tí)供，一截(jié)是工程上提(tí)供，兩種(zhǒng)管(guǎn)段可能(néng)存在内徑(jìng)不完(wán)全一(yī)樣的情況(kuàng)，這樣會形(xíng)成一(yī)個凸台，根據經(jīng)驗，10d之外台(tái)階h不(bú)超過(guò)2%的(de)圓度要(yào)求即可。
　　 管(guǎn)段必(bì)須是直的，當與(yǔ)管道直(zhí)線(xiàn)的偏移不(bú)超過(guò)其長度的0.4%時(shí)，即認爲(wèi)管道(dào)是直的。通常隻需目(mù)測檢(jiǎn)驗，上下遊直管(guǎn)段對接引起的管道直(zhí)線的偏差也應不(bú)超過其長(zhǎng)度(dù)的0.4%。
2）孔闆(pǎn)安裝要(yào)求
　　 孔闆(pǎn)應與節流(liú)裝置中的直(zhí)管(guǎn)段對(duì)中。實(shí)驗表明，孔(kǒng)闆偏(piān)心(xīn)引起的(de)計量(liàng)誤差一般(bān)在2%以内(nèi)，孔(kǒng)徑比值愈(yù)高，偏(piān)心率(lǜ)影響愈大，應不用值(zhí)高的孔闆(pǎn)。
　　 不能(néng)使孔闆發生彎曲(qǔ)或變形(xíng)，否則将導(dǎo)緻流(liú)量測(cè)量誤差較(jiào)大。在法蘭取壓的孔闆上進行(háng)測試，孔(kǒng)闆(pǎn)彎曲(qǔ)産生(shēng)的最大誤(wù)差約(yuē)爲3.5%。
3）變送器(qì)安裝要求
　　 差壓(yā)和壓力引壓管(guǎn)段在(zài)不影(yǐng)響儀(yí)表安(ān)裝操(cāo)作的前提下(xià)應盡量(liàng)短，這(zhè)樣便于保(bǎo)溫和防(fáng)凍，同(tóng)時(shí)因具有一(yī)定斜(xié)度，使天(tiān)然氣中(zhōng)産生的(de)凝液不(bú)緻(zhì)在(zài)變送器側(cè)彙集3。
4）其他(tā)安裝要求
　　 所有墊片不能用(yòng)太厚的(de)材料(liào)，最好不超(chāo)過(guò)0.5mm，墊片不能突(tū)出管(guǎn)壁内否則(zé)可能引起很大(dà)的測量(liàng)誤差。
凡(fán)是調(diào)節流(liú)量用的閥門，應裝在(zài)節流件後最小(xiǎo)直管(guǎn)段長度以(yǐ)外。
節流(liú)裝(zhuāng)置在工藝管道上的(de)安裝，必須(xū)在管道清洗吹掃(sǎo)後(hòu)進行。
4存(cún)在(zài)問題及解決方法
4.1存(cún)在的(de)問題
1）儀表(biǎo)本身(shēn)計量精度(dù)問題
　　 盡管孔闆流量(liàng)計自動計量系統(tǒng)的(de)發展越來(lái)越(yuè)完善，但(dàn)由于(yú)設(shè)備(bèi)、測量(liàng)儀表本身的原(yuán)因和自動(dòng)計量技術上(shàng)的局限(xiàn)性，在提(tí)高計量的準(zhǔn)确性和數(shù)據處理(lǐ)上，仍(réng)存在一些問題。
　　 測(cè)量的(de)重複(fú)性、精(jīng)确度在流(liú)量計(jì)中(zhōng)屬(shǔ)于中(zhōng)等水(shuǐ)平，孔闆流量計(jì)在流體較爲幹(gàn)淨、直管(guǎn)段(duàn)較長(zhǎng)、流體處于紊流狀态(tài)（雷諾數大(dà)于4000）時(shí)，測量(liàng)精度(dù)較高(gāo)。但由于氣(qì)質、計(jì)量(liàng)直管段(duàn)沒有達到要求(qiú)，造成(chéng)孔闆(pǎn)入口(kǒu)銳角損(sǔn)傷；液體(tǐ)及固體污物堆積在(zài)孔闆表面(miàn)，使孔闆表(biǎo)面粗(cū)糙度(dù)改(gǎi)變，大大(dà)增加測(cè)量誤差(chà)。
2）量程(chéng)比問題
　　 孔闆流量(liàng)計測量(liàng)範圍太窄，這是(shì)此種(zhǒng)流量計應(yīng)用上的最大不(bú)足，由于儀(yí)表信号（差(chà)壓）與流量(liàng)爲平方關(guān)系，一(yī)般(bān)測(cè)量範圍度(dù)僅3∶1～4∶1。
3）安裝問(wèn)題
現(xiàn)場安(ān)裝(zhuāng)條(tiáo)件要(yào)求較高(gāo)，需要較(jiào)長的(de)直管段，在(zài)工程中有(yǒu)時難(nán)以滿足。
孔闆閥(fá)與差壓、壓力檢(jiǎn)測儀表之間引(yǐn)壓管線易(yì)産生洩漏、凍堵等問(wèn)題。
4）使用中産生(shēng)的問題
　　 孔(kǒng)闆彎(wān)曲變形，上遊端(duān)面沉積髒物，孔(kǒng)闆(pǎn)入口直角邊(biān)緣破損等問題都會影響到計量精度(dù)。
4.2解決天(tiān)然氣計量問題(tí)的途(tú)徑
1）保證安(ān)裝質量，勤于維護
　　 可以看到，很(hěn)多安裝和(hé)維護的問(wèn)題往往影(yǐng)響到孔闆(pǎn)流量(liàng)計測(cè)量精度，因此安(ān)裝時必須嚴格按要求施(shī)工，消除安(ān)裝誤差。在(zài)使用過程(chéng)中，操作(zuò)人(rén)員應做好系統的檢(jiǎn)修、維護(hù)、保養工作，延(yán)長其使用(yòng)壽命，對于實際使用(yòng)中(zhōng)的(de)壓(yā)力、溫度(dù)、流量(liàng)等工(gōng)況參數(shù)的變化(huà)，應進(jìn)行及(jí)時修(xiū)改以減小計量(liàng)誤差。
2）采用多種辦法提高量程(chéng)比
采用寬量程(chéng)差壓(yā)變送器
　　 爲了提高量程比(bǐ)，可以考慮利用(yòng)變送器(qì)寬(kuān)量程(chéng)的特點，運(yùn)用軟件的(de)方式(shì)實現(xiàn)量程的自動調(diào)整（軟維(wéi)護），從而(ér)擴大(dà)量程(chéng)比，提(tí)高測量的有效(xiào)範圍(wéi)，保證計量(liàng)的準确(què)性(xìng)
采用(yòng)雙差(chà)壓變送器(qì)
　　爲同一(yī)台(tái)孔闆(pǎn)閥配套(tào)兩台差(chà)壓變(biàn)送器(qì)，根據(jù)實際(jì)差壓的變(biàn)化，切(qiē)換(huàn)差(chà)壓信号，從而擴大量(liàng)程比，提高(gāo)測量(liàng)的有(yǒu)效範圍，保證(zhèng)計(jì)量的準确(què)性。
采用(yòng)多路(lù)計量的方(fāng)式(shì)
　　針對(duì)天然氣流量檢(jiǎn)測範(fàn)圍，設計兩(liǎng)套及以上(shàng)不同(tóng)口徑(jìng)的(de)孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)，根據流量(liàng)峰值(zhí)和(hé)低谷的(de)時間(jiān)段(duàn)，手(shǒu)動或(huò)自動切(qiē)換(huàn)介質(zhì)流路(lù)，實(shí)現寬(kuān)量程的計(jì)量(liàng)。
5結束(shù)語
　　孔闆(pǎn)流量計(jì)已經應用(yòng)多年，在總(zǒng)結問題的(de)基礎上得(dé)出(chū)更加科(kē)學可(kě)靠的設計、使(shǐ)用(yòng)方法(fǎ)十分(fèn)重要。随着流量計算(suàn)機、組(zǔ)份分析儀的成(chéng)功應用，孔(kǒng)闆流(liú)量計作爲一種(zhǒng)可靠、經濟和方(fāng)便耐(nài)用的儀表(biǎo)設備仍然可(kě)以(yǐ)适用未來能量(liàng)交接的計量場合，潛力依舊可(kě)觀(guān)。

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