摘要：天然氣(qì)生産與(yǔ)貿(mào)易計(jì)量中(zhōng)仍然大量(liàng)采(cǎi)用标準孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì) ，其在實(shí)際應用中(zhōng)需要(yào)規範(fàn)操(cāo)作(zuò)、嚴格(gé)管理才(cái)能(néng)确保(bǎo)計量(liàng)的有效和(hé)準确。重點介紹标準(zhǔn)孔(kǒng)闆流量計在(zài)實際應用(yòng)及日(rì)常管理中(zhōng)的(de)注意事項。
一(yī)、引言(yán)
　　标準(zhǔn)孔闆流量計(jì)是天然氣行業中使用(yòng)最多，并已(yǐ)标準化的(de)檢(jiǎn)測元件(jiàn),在嚴格按标準(zhǔn)制造、安(ān)裝和使用的(de)條件(jiàn)下,無(wú)需進(jìn)行實流檢定.也能在已知(zhī)的不(bú)确定度範(fàn)圍内進(jìn)行(háng)流量(liàng)測量。這(zhè)一突出(chū)的優(yōu)點使孔闆流(liú)量計在今後(hòu)-定時(shí)期内，仍将(jiāng)在天然氣(qì)流量計量中(zhōng)占(zhàn)有重(zhòng)要地(dì)位(wèi)。
二、孔闆(pǎn)計量選型(xíng)及優缺點
1.孔闆流量(liàng)計計量(liàng)儀表選(xuǎn)型
　　孔闆(pǎn)流量計(jì) 由節流裝置、導(dǎo)壓管(guǎn)路系(xì)統、差(chà)壓計組成,具有結構簡單(dān)、制造(zào)容易,安(ān)裝、使用和維(wéi)護方便,可(kě)靠性高等(děng)特點(diǎn)。一般正(zhèng)常情況(kuàng)下,其測量精度(dù)能滿足(zú)gb/t2624-1993(流量測(cè)量節流裝置用孔闆(pǎn)、噴嘴和文(wén)丘裏管測量充(chōng)滿圓管的流體(tǐ)流量(替代(dài)gb2624-1981))和石油部(bù)syl04-1983(天然氣流(liú)量測量的标準(zhǔn)孔闆計量方法.升級(jí)爲syt6143-1996)标準的(de)要求。使用孔闆流量(liàng)計(jì)時(shí)各計(jì)量點(diǎn)的(de)主要區(qū)别在于二次儀表的(de)選型配制(zhì)，最常(cháng)見(jiàn)的有兩種類型(xíng):--是采用(yòng)雙波紋管差壓計記(jì)錄靜(jìng)壓、差(chà)壓,求(qiú)出(chū)靜壓和(hé)差壓的(de)全天平均值,玻璃(lí)棒溫度計測量溫度(dù),人工采(cǎi)樣的平均值作爲溫度(dù)值;二是 差壓變(biàn)送器(qì) 與溫度、 壓力變(biàn)送器(qì) 加智(zhì)能計(jì)算儀，實現(xiàn)天然氣(qì)流量測(cè)量和(hé)計(jì)算的自(zì)動控制(zhì)及(jí)管理(lǐ)。雙波(bō)紋管(guǎn)差壓(yā)、靜壓記錄儀和(hé)玻璃(lí)棒溫(wēn)度計(jì)是機械式熱工儀表(biǎo),精度差;并(bìng)且需要人(rén)工求(qiú)積來(lái)計算(suàn)小時(shí)、日平均(jun1)值(zhí)、累積(jī)值,人爲涉及的(de)因素太多(duō),天然(rán)氣的(de)流(liú)量計算(suàn)無法嚴格按(àn)照标準(zhǔn)執行;而智(zhì)能變送器則可(kě)以實(shí)現在(zài)線實(shí)時檢測積算,完(wán)全符合标準規(guī)定的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算(suàn)方(fāng)法。
2.孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)優缺點
　　孔(kǒng)闆流量計(jì)按照(zhào)是否可以帶壓(yā)更換孔闆，分爲-體(tǐ)式(shì)孔闆流量(liàng)計和高級孔闆(pǎn)流量(liàng)計(高(gāo)級孔闆(pǎn)閥)。優點:原理(lǐ)簡(jiǎn)明(míng),應用(yòng)技術成(chéng)熟，容易掌握(wò);适應性強(qiáng),更換孔(kǒng)闆(pǎn)即可(kě)實現(xiàn)不同(tóng)流量的測(cè)量;性能穩(wěn)定可靠,使(shǐ)用壽(shòu)命長(zhǎng);孔闆爲标(biāo)準節流件,标定(dìng)方便(biàn)簡(jiǎn)單。缺(quē)點(diǎn):量程比(bǐ)小(xiǎo),一-般爲3:1-5:1;壓力損失較(jiào)大;計量精度受(shòu)影響因素較多(duō);前後直管段要求長,占(zhàn)地面積大。
三、引(yǐn)起(qǐ)孔闆(pǎn)計量(liàng)誤差的主(zhǔ)要因素
1.計量儀(yí)表誤(wù)差
　　采(cǎi)用孔(kǒng)闆流量計,對孔闆加工的技術(shù)要求十分(fèn)嚴格(gé),必須符合gb2624-1981或sy/t6143-2003(用(yòng)标準(zhǔn)孔闆流量(liàng)計測量天(tiān)然氣(qì)流量(liàng))标(biāo)準中的(de)規定(dìng),否則,會給天然氣流(liú)量測(cè)量結(jié)果帶來(lái)很(hěn)大的誤差(chà)。孔闆(pǎn)的偏(piān)心(xīn)和彎曲(qǔ)是孔闆的制造(zào)安裝和使用中(zhōng)影響計量儀表精度的主(zhǔ)要因(yīn)素,有關實驗表明,孔(kǒng)闆彎曲造成(chéng)的最(zuì)大誤差(chà)爲3.5%。孔闆(pǎn)安裝盡管安裝規(guī)範--般(bān)都能夠掌(zhǎng)握,但(dàn)有些(xiē)細節往往沒有引起重視(shì),導緻較大的(de)計量誤差。如密封(fēng)墊片(piàn)内孔(kǒng)未按(àn)環室尺寸加工(gōng),墊(niàn)片伸(shēn)出環室,幹擾(rǎo)流體穩定流動:導壓管走(zǒu)向不(bú)合(hé)理,差壓(yā)無法(fǎ)順(shùn)利傳導(dǎo);平衡(héng)器安裝水(shuǐ)平精度低(dī)，直接(jiē)産生計量誤差(chà)等。
2.節流裝(zhuāng)置的(de)突出(chū)物
　　節流裝(zhuāng)置中(zhōng)伸(shēn)入管内(nèi)的墊片焊縫等也會引(yǐn)起測量(liàng)誤差(chà),誤(wù)差大小(xiǎo)與突(tū)出(chū)物(wù)位置、孔闆與突出物(wù)的距離以(yǐ)及(jí)突(tū)出等(děng)有關。有關(guān)實驗表明(míng)，當β=0.7,突(tū)出物位于(yú)孔闆(pǎn)上遊管徑(jìng)2倍時,産生誤(wù)差最大(dà);若突出(chū)物(wù)位于(yú)孔闆上(shàng)遊處,誤(wù)差爲(wèi)16%-50%。若(ruò)位于下(xià)遊，則對(duì)計量精(jīng)度的影(yǐng)響(xiǎng)相對較小(xiǎo)。
3.使用條件(jiàn)變化引(yǐn)起的誤(wù)差
　　這(zhè)種誤差主(zhǔ)要是(shì)由脈動流現象和超量程(chéng)、流程頻繁(fán)波動問題(tí)引起(qǐ)的。管(guǎn)道中(zhōng)氣體流速(sù)和壓力發生突(tū)然變化(huà)，造(zào)成(chéng)脈動流(liú)，引(yǐn)起差壓(yā)波動，當(dāng)節(jiē)流裝(zhuāng)置上出現明顯(xiǎn)的脈(mò)動流時,計(jì)量可能産(chǎn)生較大誤差，有關文獻指(zhǐ)出(chū)脈動流(liú)引起的誤差最(zuì)大可達20%-30%。此外,由(yóu)于小(xiǎo)用戶用氣不均(jun1)衡，氣量瞬(shùn)間發生急(jí)劇變(biàn)化,都(dōu)會導(dǎo)緻差(chà)壓波動。超量程(chéng)問題大多數是(shì)由于(yú)季節(jiē)不同,用量發(fā)生變化引起(qǐ)的,冬天時流(liú)量(liàng)大(dà)，夏天時(shí)流量(liàng)小，有可(kě)能超過所選儀表(biǎo)的量(liàng)程(chéng)，從(cóng)而引(yǐn)起誤差:同時,城(chéng)市(shì)用氣而無調(diào)峰設(shè)施(shī)的計量(liàng)裝置(zhì).當流(liú)量随時間頻(pín)繁(fán)波動(dòng)時,将(jiāng)會直接影(yǐng)響對天然氣計(jì)量的精度。
4.氣質(zhì)條件(jiàn)引起(qǐ)的誤(wù)差
　　天然(rán)氣(qì)從地(dì)層中采(cǎi)出來,雖(suī)然經(jīng)過(guò)分離、除(chú)塵或(huò)過濾，但由(yóu)于處理不(bú)徹底(dǐ)或集(jí)氣管網和(hé)輸氣幹(gàn)線(xiàn)内腐(fǔ)蝕物(wù)的(de)影(yǐng)響，使(shǐ)得天然(rán)氣(qì)中混(hùn)有少量的(de)液體(tǐ)或固(gù)體雜(zá)質，這(zhè)些雜質易聚集在孔闆截面收(shōu)縮流(liú)速突變的孔口銳邊上，而(ér)孔闆流量(liàng)計對孔闆銳邊(biān)、截面(miàn)及流(liú)線(xiàn)的變化(huà)非常(cháng)的(de)敏感(gǎn)。此(cǐ)外,天然氣中的雜質(zhì)還(hái)會(huì)對孔(kǒng)闆産生(shēng)沖刷和(hé)腐(fǔ)蝕,特别(bié)是對(duì)孔闆直角人口邊緣和測量管内壁的(de)沖刷腐(fǔ)蝕特(tè)别(bié)嚴(yán)重,這(zhè)将影響到孔闆(pǎn)直角人口邊緣圓弧半徑(jìng)和測(cè)量管内壁相對(duì)粗糙的規定标(biāo)準,孔闆流出系(xì)數也将發生變(biàn)化，使測量精度達不到要求。天(tiān)然氣(qì)的含(hán)水量(liàng)也(yě)對天然氣計(jì)量精(jīng)度有着很(hěn)大的影(yǐng)響(xiǎng)。工程(chéng)實驗站(zhàn)用(yòng)注水後的孔闆流量(liàng)計進(jìn)行計量得(dé)到了(le):①用孔闆流量計測量氣體(tǐ)流量(liàng),當氣體中(zhōng)央帶少(shǎo)量液體時,流(liú)量測量不(bú)确定度偏(piān)高,測(cè)量的濕氣(qì)流量(liàng)随β的增加而減(jiǎn)少,在β比(bǐ)爲0.7時,測得的(de)流量偏差爲-1.7%;②當(dāng)夾(jiá)帶少量液體(tǐ)時,在β比爲(wèi)0.5時,表(biǎo)明孔闆性能較好，但是應(yīng)将夾帶液體在(zài)孔闆上遊脫出(chū),以獲(huò)得(dé)最(zuì)佳的(de)計量性(xìng)能;③用舊(jiù)的孔(kǒng)闆(pǎn)流量計(jì)測量濕氣(qì),流量計量(liàng)值将降低3%。
5.其他引起的誤(wù)差
　　其(qí)他(tā)誤差因(yīn)素有管道洩露、人爲破壞、管理(lǐ)不嚴、不合理(lǐ)的積算和(hé)取(qǔ)值方(fāng)法.計量(liàng):工況偏離标(biāo)準規定條件。計算方(fāng)法本(běn)身不合理,對溫度、壓(yā)力氣(qì)體組成的變(biàn)化沒有自動(dòng)補償等，也是引起天(tiān)然氣(qì)計量誤(wù)差的原因。特别是(shì)管道洩漏引(yǐn)起的誤差也相當大。例如，節流裝置前後的(de)差壓(yā)一般(bān)都很小(0~60kpa),管(guǎn)道壓力往往(wǎng)是它的(de)幾十倍,如發生(shēng)導壓管(guǎn)洩漏或(huò)堵塞,不僅(jǐn)給計量帶來誤差,而(ér)且會(huì)損(sǔn)壞差壓(yā)變送器。輸氣系(xì)統的洩(xiè)漏有3種類型:偶(ǒu)然(rán)性洩(xiè)漏、長期(qī)性洩漏(lòu)和普通運行洩(xiè)漏。偶(ǒu)然性(xìng)洩漏是指(zhǐ)由于輸氣(qì)系統在長期運行過程中(zhōng)的腐(fǔ)蝕和輸配(pèi)設備(bèi)安裝(zhuāng)不當或設備發生故障所(suǒ)導緻(zhì)的(de)洩漏。長(zhǎng)期性洩漏(lòu)是由(yóu)于輸配(pèi)氣站本(běn)身工藝設計的(de)不合理或設備(bèi)質量不好(hǎo)導緻的洩(xiè)漏。普通運(yùn)行洩漏是指由(yóu)于某些(xiē)站場管(guǎn)部件本(běn)身(shēn)設計不當造成腐蝕(shí)從而引(yǐn)發的洩(xiè)漏,輸氣(qì)系統的(de)洩漏(lòu)絕大部分(fèn)屬于(yú)偶然性洩(xiè)漏。造成輸氣(qì)系統發(fā)生洩(xiè)漏的(de)主要原因包括(kuò):輸氣(qì)管道(dào)和部(bù)件長期暴(bào)露于酸性氣體(tǐ)環(huán)境中，造成硫(liú)化氫(qīng)腐蝕;天然(rán)氣中(zhōng)的hs.co2等(děng)酸性(xìng)氣體(tǐ)和(hé)h20、o2等組分達不(bú)到輸氣系統(tǒng)對(duì)氣質的要求造(zào)成輸氣(qì)管道和(hé)部件内壁腐蝕(shí);輸氣(qì)管(guǎn)道制管(guǎn)質量差導(dǎo)緻管(guǎn)道螺(luó)旋焊縫的(de)斷裂;輸氣(qì)管道(dào)和部件安(ān)裝和(hé)焊接質量差導(dǎo)緻管道環(huán)行焊(hàn)縫和管(guǎn)、件之間(jiān)焊縫的斷裂等(děng)等。
四(sì)、消除計量(liàng)誤差的改(gǎi)進措(cuò)施
1.孔(kǒng)闆加工及(jí)安裝
　　嚴格(gé)按照标準(zhǔn)加工(gōng)孔闆,正确安裝,合理(lǐ)選擇(zé)壓差(chà)量程(chéng)嚴格按(àn)照(zhào)gb2624-1981或sy/y6143-1996标(biāo)準中(zhōng)的規定加(jiā)工孔闆。孔闆節流裝置在(zài)使用(yòng)前的(de)安裝(zhuāng)中應(yīng)按照(zhào)标準(zhǔn)安裝(zhuāng)設計,根據(jù)孔闆(pǎn)前阻力(lì)件(jiàn)形式配接(jiē)足夠長度(dù)的直(zhí)管段(duàn)，一般(bān)應至少前(qián)30d。當場(chǎng)地不允許(xǔ)時,必須在(zài)孔(kǒng)闆前的(de)直管(guǎn)段上安裝(zhuāng)整流器。孔闆人(rén)口端面必須與(yǔ)管道線垂(chuí)直,其偏差不能超過(guò)10。安裝(zhuāng)時孔(kǒng)闆嚴禁反向，要正确(què)使用和選擇壓差計，當(dāng)壓差計(jì)工作量程(chéng)在30%以(yǐ)下時,必須及時(shí)更換壓(yā)差計的(de)量程或孔(kǒng)闆規(guī)格。法蘭(lán)取(qǔ)壓時(shí)β值應(yīng)在(zài)0.2~0.75,角接取(qǔ)壓時β值應在0.4-0.6。
2.氣(qì)流(liú)脈(mò)動(dòng)誤差消(xiāo)除
　　消除脈(mò)動(dòng)流,減小(xiǎo)脈(mò)動(dòng)影響,合理解決(jué)超量可以(yǐ)采用以下(xià)方法消除脈動(dòng)流.減小脈動流(liú)的影響。
(1)采(cǎi)用分離除塵器加強(qiáng)氣水分離;從管(guǎn)線中除去(qù)遊離(lí)液體(tǐ),及時(shí)吹掃(sǎo)排出(chū)管道内積液,确保天然氣計量(liàng)準确性。
(2)控(kòng)制計量管(guǎn)段下(xià)流閥(fá)。實(shí)踐證明(míng)，控制下流(liú)閥能(néng)有效的抑制脈(mò)動流,同時(shí)對各類脈(mò)動源引起(qǐ)的壓差(chà)波動都(dōu)有抑(yì)制作用。
(3)加(jiā)裝緩沖罐(guàn)或設(shè)置專(zhuān)門]脈動消(xiāo)減器，抑制脈動(dòng)源引起的(de)差壓(yā)波動;提(tí)高差壓和孔(kǒng)徑(jìng)比(bǐ);安裝調壓閥(fá)穩定輸出壓力,從而減(jiǎn)小脈(mò)動(dòng)對(duì)計量的影響。
(4)在(zài)滿足(zú)計量(liàng)能力(lì)的條件下(xià),應選擇内(nèi)徑較小的(de)測量(liàng)管，使apβ在比較高的雷諾數下運行。
(5)采(cǎi)用短引壓(yā)管線,盡量減少(shǎo)引壓(yā)管線系統(tǒng)中的阻力件,并(bìng)使上下遊管線長度相(xiàng)等，以減(jiǎn)少系(xì)統中産生諧振和壓力脈(mò)動振幅的增加(jiā)。
五、孔(kǒng)闆(pǎn)計量參數的(de)上傳及流量計算
　　現場安裝孔闆閥(fá),差壓(yā)變送器， 溫度變(biàn)送器 ,壓力變送(sòng)器。控制室(shì)内站(zhàn)控plc系統有專用(yòng)的計量模塊，可(kě)讀取(qǔ)其他模拟(nǐ)量模(mó)闆(pǎn)采(cǎi)集的(de)流量(liàng)相(xiàng)關參數，包括差壓、壓力、溫度(dù)，完成(chéng)對流(liú)量的(de)計算(suàn),溫(wēn)度(dù)壓力補償(cháng),這種(zhǒng)方式(shì)在控制成本的同時可保證一定的精度(dù);控制(zhì)室内(nèi)有1746系列plc，模拟量采集(jí)模闆1746-ni8負(fù)責(zé)采集(jí)差壓、壓(yā)力(lì)、溫度(dù)。mvi46-afc流量計算(suàn)機模(mó)闆,支持8路(lù)流(liú)量(liàng)計量(liàng),流量累積。plc處理器(qì)将(jiāng)i/0模闆采集(jí)的差壓、壓(yā)力、溫度(dù)數(shù)據通(tōng)過槽架背闆(pǎn)傳(chuán)給mvi46--afc，完成(chéng)流量的(de)計算(suàn)後(hòu)再通過(guò)背闆将結(jié)果傳(chuán)給處理器,供plc邏(luó)輯程序使(shǐ)用、工控機(jī)顯(xiǎn)示(shì)或上(shàng)傳scada系(xì)統(tǒng)。
六(liù)、孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)日常管理
(1)加(jiā)強日(rì)常管(guǎn)理，對(duì)參數進行(háng)合理修(xiū)正在日常生(shēng)産中應定(dìng)期對孔闆進行清潔(jié)、維修(xiū)或撒(sā)換并且(qiě)對(duì)測量流量進(jìn)行(háng)修正,在孔闆流量計(jì)日常(cháng)使用(yòng)過程中(zhōng),要确保準确(què)的計(jì)量,應至(zhì)少(shǎo)每月--次(cì)清洗檢測孔闆、檢查儀(yí)表零點(diǎn).儀表d/a轉(zhuǎn)換通道核對流(liú)量計算程(chéng)序,對有坑蝕(shí)及劃痕(hén)的孔闆(pǎn)應及時(shí)更換(huàn)。從節流裝(zhuāng)置(zhì)不确定度的計算公式可(kě)以(yǐ)看出,天然(rán)氣的壓力(lì)、密度、溫度(dù)和壓縮系(xì)數的(de)變化将直接影(yǐng)響到測量(liàng)的(de)精度。因(yīn)此,應該選(xuǎn)擇合适(shì)的儀表(biǎo)來測(cè)量天然氣的(de)壓力、密度溫(wēn)度等(děng)特性參數(shù)。
(2)孔闆流量(liàng)計測量範圍(wéi)一般爲(wèi)3.5:1,而實際(jì)工(gōng)況并(bìng)不都在此範圍(wéi),一旦超過測(cè)量(liàng)範圍(wéi)，必将引起(qǐ)測量誤(wù)差(chà)。孔闆(pǎn)差壓(yā)變送器差(chà)壓(yā)範圍應控制(zhì)在其量程的(de)10%以(yǐ)内，例如,差(chà)壓變送器(qì)量程(chéng)爲0-60kpa,日(rì)常計量中差壓工作範(fàn)圍應保(bǎo)持在6kpa~54kpa,如(rú)超出該(gāi)量程(chéng)範圍(wéi)将影(yǐng)響計量精度。
(3)根據場(chǎng)站下遊用(yòng)戶用氣量(liàng)的不(bú)斷變化，提前加工制作不(bú)同規格孔闆,每塊孔(kǒng)闆都可以計算出對(duì)應流量範(fàn)圍,場站(zhàn)可根據(jù)氣量變化(huà)及時更換孔(kǒng)闆。以此(cǐ)實現(xiàn)節(jiē)流(liú)裝置(zhì)産(chǎn)品(pǐn)系列化、标(biāo)準化,有利于提高節流裝(zhuāng)置計(jì)量的精(jīng)度。
(4)定期(qī)檢查(chá)孔(kǒng)闆導壓(yā)管(guǎn)是否(fǒu)存(cún)在鏽(xiù)蝕,觀(guān)察導(dǎo)壓管(guǎn)是否有堵塞、洩漏等(děng)現象,--旦發現立(lì)即整改,以(yǐ)确保(bǎo)計量精度。
(5)場站值班人員(yuán)定期檢查孔闆(pǎn)流量計的差壓(yā)、壓力、溫度變送(sòng)器現(xiàn)場工作是(shì)否正常，控制室(shì)上傳參數及現(xiàn)場顯示是否一緻,孔(kǒng)闆瞬時流(liú)量是否穩定等(děng)。這些(xiē)都是影響孔闆計量(liàng)精度(dù)的主要(yào)因(yīn)素。

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