摘要(yào):普光氣田(tián)氣質特(tè)殊，高含(hán)硫化(huà)氫和二氧(yǎng)化碳，天然(rán)氣計量采用标(biāo)準孔(kǒng)闆流量(liàng)計(jì) ，存在(zài)計量不穩定以(yǐ)及讀(dú)數偏差較(jiào)大等問題。基于(yú) 孔闆流量計 的(de)結構原理(lǐ)，從孔闆閥選材、流量計計算機選擇(zé)和(hé)連(lián)接部件設(shè)計3方面(miàn)介(jiè)紹了孔闆流量計在普光氣田的應(yīng)用情(qíng)況(kuàng)，最(zuì)後根(gēn)據軟(ruǎn)件和(hé)硬件(jiàn)2方面因(yīn)素，分析(xī)了流量計量誤(wù)差産生的(de)原因(yīn)，并據此提出了(le)正确設置計量(liàng)參數、定(dìng)期清洗孔闆(pǎn)閥、五(wǔ)閥組(zǔ)和引壓(yā)管路等(děng)改進措施(shī)。這些(xiē)措(cuò)施(shī)對解決高(gāo)含碗氣田計量(liàng)問題(tí)具有(yǒu)一定(dìng)的指(zhǐ)導意義。
0引(yǐn)言
　　普(pǔ)光氣田氣(qì)質特殊，高含硫(liú)化氫(qīng)和二氧化(huà)碳，硫化(huà)氫(qīng)平均(jun1)體積(jī)分數15. 16%，二氧(yǎng)化碳平均體積(jī)分數8.64%，對含酸性(xìng)氣體(tǐ)的天然氣流量(liàng)準(zhǔn)确(què)計量(liàng)難度很(hěn)大(dà)[1]'。天然(rán)氣流(liú)量計(jì)量是(shì)企業生産和經(jīng)營管理中的一(yī)-項重(zhòng) 要的技術基礎工作，準确(què)計量(liàng)不(bú)但能公(gōng)平地進行(háng)貿易(yì)結算，而且能指導改(gǎi)進生産工(gōng)藝，提(tí)高(gāo)産品質量，降低産品生(shēng)産成(chéng)本。普光氣田集(jí)輸系統采(cǎi)用保濕混(hùn)輸工(gōng)藝，選用标準孔(kǒng)闆流量(liàng)計(jì)進行(háng)計量分(fèn)方數在(zài)氣田投(tóu)産(chǎn)初期(qī)，存在計量不穩(wěn)定及偏差較大(dà)的問題(tí)。從孔闆(pǎn)閥(fá)選(xuǎn)材、流量計(jì)計算機選擇(zé)和(hé)連接部件設計3方面介(jiè)紹(shào)了孔闆流(liú)量計(jì)在普光氣(qì)田的應用(yòng)，最後通(tōng)過軟(ruǎn)件(jiàn)和硬件分析了(le)流量計(jì)量誤差産生的原因，提(tí)出了正(zhèng)确設置(zhì)流量計算參數(shù)、定期清洗孔闆閥、五閥組和引(yǐn)壓管路(lù)等(děng)改進措施(shī)。實踐證明(míng)，這些措施可(kě)以有效(xiào)解決普光(guāng)氣田(tián)流量誤差問題。
1計量原理(lǐ)及特點
1.1計(jì)量原理.
　　标準孔(kǒng)闆(pǎn)流(liú)量計的計(jì)量原理爲:基(jī)于流體流動的節流原理(lǐ)，以能量守衡(héng)和流動(dòng)連(lián)續性(xìng)方程爲基礎，利(lì)用流體(tǐ)流經标準孔(kǒng)闆時在其前、後産生(shēng)壓差(chà)，通過(guò)測量(liàng)壓差(chà)的大(dà)小就可以間接地(dì)知道流(liú)量的大小(xiǎo)。在标準狀态下天然(rán)氣流量的實(shí)用(yòng)計算(suàn)公式爲:

　　式(shì)中，q爲(wèi)标(biāo)準狀态下天(tiān)然氣(qì)體積(jī)流(liú)量，m3/s; a,爲秒計量系數(shù)，視(shì)采用計(jì)量單位而(ér)定，此處a. =311 794x10-6; c爲流出(chū)系數(shù); e爲漸近速(sù)度系數; d爲(wèi)孔闆直徑(jìng)，mm; fc 爲相對密(mì)度系數; ε .爲可膨脹系(xì)數; fz爲超壓(yā)縮因(yīn)子; fr爲(wèi)流(liú)動(dòng)溫度系數(shù); p:爲孔闆上(shàng)遊側(cè)取壓孔氣(qì)流絕(jué)對靜(jìng)壓，pa;ap爲氣流流(liú)經孔闆(pǎn)時産(chǎn)生的(de)壓差，pa。
1.2 結構及特點
　　标(biāo)準孔闆(pǎn)流量計(jì)結構如圖1所示，包括節(jiē)流元件(标準孔(kǒng)闆及其(qí)取壓裝置)、傳輸(shū)壓差信(xìn)号的引(yǐn)壓管路、閥(fá)門以及差(chà)壓計等部(bù)分。标準孔闆是(shì)壓差測量時的(de)一次元件， 人們(men)利用(yòng)它在(zài)管道内使流體産生壓差(chà)，再通過引(yǐn)壓管路(lù)把孔闆(pǎn)前、後産生的壓差傳送(sòng)給(gěi) 差壓(yā)變送(sòng)器 ，再(zài)輸人(rén)到二次儀表，從(cóng)而(ér)顯示出管道(dào)内流體的靜壓(yā)、壓差、瞬時(shí)流量(liàng)和累(lèi)計流量等(děng)計量參數。

　　标準孔(kǒng)闆(pǎn)流量計有(yǒu)以下特點(diǎn):①孔(kǒng)闆閥結(jié)構簡(jiǎn)單，應(yīng)用技(jì)術(shù)成熟，容易掌(zhǎng)握;②适應(yīng)性強，可(kě)實現(xiàn)在線(xiàn)更換(huàn)、清洗和(hé)檢(jiǎn)查孔(kǒng)闆;③性(xìng)能穩定可靠，使用壽命長(zhǎng);④孔闆爲(wèi)标準節(jiē)流元件(jiàn)，不需要标定。存(cún)在的缺(quē)點主(zhǔ)要(yào)有:①量程(chéng)比較(jiào)小;②壓力損(sǔn)失較(jiào)大;③受(shòu)影(yǐng)響因素(sù)較(jiào)多，不确定度(dù)大;④對前、後直管(guǎn)段要(yào)求高(gāo)。
2标準孔(kǒng)闆(pǎn)流量(liàng)計在(zài)普光氣(qì)田(tián)的應用(yòng)
　　普(pǔ)光氣(qì)田集氣站外輸(shū)計量和集氣總(zǒng)站外(wài)輸總計量(liàng)選用(yòng)的慌(huāng)量鍾(zhōng)量儀(yí)表均爲孔闆閥流(liú)量計，由(yóu)孔闆閥、流量計(jì)算機及過(guò)程連(lián)接部件(jiàn)3部分組(zǔ)成。由于普光氣(qì)田介(jiè)質(zhì)爲高含(hán)硫化氫(qīng)天(tiān)然氣(qì)，且集(jí)輸工(gōng)藝采(cǎi)用保濕混(hùn)輸工(gōng)藝，天然氣中含(hán)水和(hé)單(dān)質(zhì)硫，相(xiàng)對于常規天然(rán)氣(qì)計量，标準孔(kǒng)闆流(liú)量計在普(pǔ)光氣(qì)田的(de)應用中有其本身的(de)特點(diǎn)。
2.1孔(kǒng)闆 閥的(de)選材(cái)
　　普光氣田(tián)酸氣外輸(shū)采用的是(shì)丹尼(ní)爾孔(kǒng)闆閥，以(yǐ)法蘭取(qǔ)壓标準(zhǔn)孔闆作(zuò)爲流(liú)量檢測元(yuán)件。閥(fá)體由上(shàng)、下2部分組成(chéng)，中間滑閥連(lián)通或切(qiē)斷，設(shè)有(yǒu)密封脂注，人(rén)機構，下閥(fá)腔與孔闆上遊(yóu)連通(tōng)。當孔(kǒng)闆閥(fá)正常工作(zuò)時，滑(huá)閥關(guān)閉，下閥腔壓力與上遊管(guǎn)内壓力相等，上(shàng)閥腔(qiāng)壓力與大氣壓力(lì)相等，在(zài)上、下(xià)閥腔(qiāng)之間(jiān)産(chǎn)生(shēng)較大的壓(yā)力差，此壓(yā)力(lì)差(chà)作用在滑(huá)閥下(xià)方，從而增強其密封性。孔(kǒng)闆閥底部(bù)設有排污閥，用于(yú)定期(qī)吹(chuī)掃排除閥(fá)内污物。上(shàng)閥腔亦設(shè)置有放氣孔，可(kě)排出(chū)上(shàng)閥(fá)腔内(nèi)介質。孔闆閥可實現(xiàn)在線更換(huàn)、清洗和(hé)檢查孔闆，其(qí)操作也靈活方便。爲保證(zhèng)在普(pǔ)光高含硫化氫工況下孔闆閥的性能滿(mǎn)足要求，并确保其使(shǐ)用壽命和(hé)安全生産(chǎn)，孔(kǒng)闆閥上(shàng)、下腔(qiāng)間的(de)密封(fēng)件采用全(quán)硬密(mì)封結構，閥(fá)闆(pǎn)和閥座均采(cǎi)用316l材質，标準孔(kǒng)闆片采用in-conel625材質(zhì)，可有(yǒu)效防(fáng)止硫(liú)化物(wù)應力開裂(liè)和氫緻開(kāi)裂。
2.2流(liú)量計算機(jī)選(xuǎn)擇
　　對于(yú)高含(hán)硫化(huà)氫氣田(tián)來(lái)說，一(yī)個重要(yào)的原則(zé)就是盡量減少(shǎo)動靜密封點(diǎn)，從而降低洩(xiè)漏風(fēng)險。普光氣田地(dì)面集輸(shū)系統選(xuǎn)用(yòng)的流量計算(suàn)機爲艾默生的(de)floboss103流量(liàng)計算機，集(jí)成壓差(chà)、靜(jìng)壓雙變量(liàng)變送器、rtd 溫(wēn)度變送器 和流(liú)量計算功(gōng)能于(yú)- -體。　　floboss103檢(jiǎn)測孔(kǒng)闆兩側壓(yā)差及管道(dào)靜壓(yā)，并通過 pt100 熱電(diàn)阻 采集流體(tǐ)溫度，可以(yǐ)就地顯示這些測量(liàng)值，同(tóng)時(shí)也可通(tōng)過标準的modbusrtu協議(yì)和rs485通信接(jiē)口将(jiāng)參數(shù)值傳給(gěi)站控scada系統(tǒng)。可以接收上位(wèi)機控制(zhì)系統(tǒng)下(xià)載的氣體(tǐ)組(zǔ)分信息，也(yě)可由(yóu)modscan32軟件(jiàn)通過串口通信(xìn)向floboss103内(nèi)寫入氣(qì)體組分(fèn)信息，還可(kě)通過(guò)配置軟件roclink 800人工(gōng)輸入(rù)組分信息(xī)。
　　雙變量(liàng)變送器(qì)(dvs) 采用(yòng)成熟可靠(kào)的羅斯蒙特電容元件技術測(cè)量壓差。同時(shí)利用壓阻和矽傳感器技(jì)術檢測(cè)靜壓(yā)，測量的過(guò)程值精确(què)、穩定(dìng)和可(kě)重複(fú)性(xìng)好(hǎo)。其專用(yòng)微(wēi)處理(lǐ)器使(shǐ)用(yòng)存儲在(zài)永久存儲器中(zhōng)的特征化(huà)數據(jù)對原(yuán)始(shǐ)傳(chuán)感器(qì)信号(hào)進行線性化和校(xiào)正(zhèng)。讀數存儲(chǔ)于floboss103的内部(bù)模(mó)拟(nǐ)輸入點中(zhōng)，通過(guò)中斷的(de)方(fāng)式向變(biàn)送器的處理器(qì)發(fā)送數據。rtd 溫(wēn)度變送器采用(yòng)鉑電阻p100來(lái)采集現場流體溫度，測(cè)量(liàng)範圍(wéi)爲-40~240 c,精(jīng)度等級爲(wèi)+0.2 c。
2.3過程(chéng) 連接(jiē)部件(jiàn)
　　過(guò)程(chéng)連接部件(jiàn)主要是指(zhǐ)2個1/4npt的(de)取壓(yā)閥、五(wǔ)閥組(zǔ)以及(jí)引(yǐn)壓管路(lù)。雙變量變送器(dvs)底部(bù)采用npt内螺(luó)紋連接(jiē)孔闆上的引壓管(guǎn)。上、下遊管線(xiàn)通(tōng)常連(lián)接到(dào)孔闆(pǎn)的高(gāo)、低壓側。由(yóu)于連接部件均爲長(zhǎng)期接(jiē)觸高含硫(liú)化氫(qīng)天(tiān)然氣的部件(jiàn)，且(qiě)天然氣爲濕氣，故不同(tóng)于-般(bān)的天然氣計量場合(hé)。普光(guāng)氣田現場的取壓閥、五閥組和(hé)引壓管均(jun1)采用(yòng)哈氏合金材質(zhì)，且連接部(bù)件的孔徑較(jiào)大，如引(yǐn)壓管(guǎn)路内徑爲12 mm,以(yǐ)防(fáng)止沉積的(de)單質硫(liú)等(děng)雜質堵塞引壓管路。
3誤差分析
　　普光氣田實際(jì)生産(chǎn)中(zhōng)，天然氣(qì)外輸(shū)計量(liàng)采用(yòng)的标(biāo)準孔闆(pǎn)流(liú)量計(jì)存在計(jì)量不穩(wěn)定、讀數偏差較(jiào)大等問題，各集(jí)氣站場(chǎng)的(de)天(tiān)然(rán)氣外輸(shū)計量總和與集(jí)氣(qì)總站(zhàn)分線(xiàn)外輸(shū)總計(jì)量存在輸差問(wèn)題。針對(duì)這一實(shí)際情況，從(cóng)軟件(jiàn)和硬(yìng)件2方面展(zhǎn)開分析。
3.1軟件問(wèn)題産生的計量(liàng)數據誤差(chà)
　　采用(yòng)标準(zhǔn)孔闆流量(liàng)計測量天(tiān)然氣流量(liàng)，其流量值(zhí)與天然(rán)氣(qì)組分(fèn)、壓差(chà)、壓力和溫度等參數有關。流量(liàng)測(cè)量系統(tǒng)若未(wèi)能嚴格按計(jì)量(liàng)标準(zhǔn)要求(qiú)配置相應的測量儀(yí)表(biǎo)，流量計算時氣(qì)體壓力、溫度(dù)和天然氣組分的變化未(wèi)能得到完全(quán)補償，則(zé)會造成流量計(jì)精度下降(jiàng)，形成測量誤差(chà)。檢(jiǎn)查(chá)普光氣田(tián)現場使用的流量計算機計算(suàn)軟件，其(qí)符(fú)合國(guó)家标(biāo)準，測量系(xì)統(tǒng)完全滿足标(biāo)準孔(kǒng)闆流量計(jì)計量标準(zhǔn)，其測量誤差(chà)基(jī)本可(kě)以忽(hū)略(luè)不計，所(suǒ)以在采用的計(jì)量标準方面(miàn)，普(pǔ)光氣田現(xiàn)場使(shǐ)用标準孔(kǒng)闆流量計符合要求(qiú)，不是産(chǎn)生誤差(chà)的原(yuán)因。
　　标準孔(kǒng)闆測量是通過(guò)節流(liú)取壓差，引(yǐn)壓管高壓(yā)側爲靜壓，軟件根據(jù)靜壓(yā)、壓差、溫度、氣體組分、孔闆(pǎn)孔徑和(hé)管徑等(děng)參數(shù)計(jì)算流量計值(zhí)。在(zài)軟(ruǎn)件中(zhōng)可以對(duì)這些參(cān)數進行設(shè)置，若其中有(yǒu)-一個參(cān)數不準确(què)，都會(huì)引(yǐn)起(qǐ)流(liú)量不準(zhǔn)确。現場通(tōng)過流量計配置(zhì)軟件(jiàn)檢查各(gè)流量計參數(shù)的(de)配置情(qíng)況，設置(zhì)值均與(yǔ)現場實際(jì)情況(kuàng)相符。同時(shí)，根據(jù)現場(chǎng)采(cǎi)集(jí)到的(de)溫度、壓力(lì)、壓差(chà)及軟(ruǎn)件中配置(zhì)的管徑、孔徑等參數，然後(hòu)根據國際計(jì)量(liàng)标準aga8氣體壓縮因子(zǐ)計算方式計算(suàn)出的(de)流(liú)量(liàng)與(yǔ)流量計測量(liàng)值非(fēi)常接近，若(ruò)以上(shàng)有任何參(cān)數設置不正确(què)，就會(huì)造成氣(qì)體計(jì)量(liàng)不準(zhǔn)确[4-5]。随(suí)着高(gāo)含硫氣田的開(kāi)發，氣體(tǐ)中硫化(huà)氫(qīng)含(hán)量(liàng)不斷增(zēng)布，想(xiǎng)成氣體計(jì)量誤差不斷增(zēng)大,通過(guò)及時更(gèng)新氣體組分數(shù)據，基本保證了(le)氣體流量(liàng)計量(liàng)的準确性(xìng)。
3.2硬件(jiàn)問題産 生(shēng)的計量數(shù)據誤差
　　現(xiàn)場(chǎng)生産實(shí)踐表(biǎo)明，标(biāo)準孔(kǒng)闆(pǎn)流量計(jì)會因爲标(biāo)準孔闆、五閥組(zǔ)、引壓(yā)管(guǎn)路等硬件(jiàn)出現異常，導(dǎo)緻流量(liàng)計(jì)量不(bú)準确(què)，“下 面分别(bié)進行分析。
3.2.1标準(zhǔn)孔闆
　　對孔闆進(jìn)行研(yán)究後(hòu)發現(xiàn)，普光(guāng)氣田生(shēng)産(chǎn)現場85%以上(shàng)的标(biāo)準孔闆均(jun1)受到了不(bú)同程(chéng)度的(de)刮傷、變形，觀察(chá)上、下遊直(zhí)管段(duàn)，管道(dào)内壁(bì)沉積(jī)了大量(liàng)的單質硫，導(dǎo)闆周圍出(chū)現腐蝕、碳化，且(qiě)有雜質附着。
　　普(pǔ)光氣(qì)田現(xiàn)場作業較多(duō)，關井之(zhī)後重新開井的(de)過程(chéng)比較(jiào)迅速(sù)，造成孔闆受天(tiān)然氣(qì)的強力沖(chòng)蝕或機(jī)械磨損而産(chǎn)生劃(huà)傷、變形，孔闆的光潔(jié)度下降，入口的(de)尖銳程(chéng)度(dù)變圓，使其(qí)圓弧(hú)半徑(jìng)不能滿(mǎn)足标準要求，使得計量(liàng)數據比(bǐ)實(shí)際流量偏低;孔(kǒng)闆閥(fá)和直管段(duàn)内部附着(zhe)單質硫之後，氣體不能形(xíng)成穩(wěn)定的牛(niú)頓(dùn)流體，造成計量誤差(chà);孔闆在天(tiān)然氣(qì)沖擊過程(chéng)中，不(bú)同程度地(dì)産生(shēng)了偏(piān)心(xīn)，同(tóng)時導(dǎo)闆周圍出(chū)現的腐蝕、碳化和雜(zá)質沉澱等(děng)因素，也會(huì)嚴重(zhòng)影響流(liú)量(liàng)計量(liàng)的準确性(xìng)。通過嚴格執行操作(zuò)規程，按照操作(zuò)步驟平穩操作(zuò)，确定開(kāi)井方式;同時定期清洗(xǐ)孔闆閥(fá)、計(jì)量直(zhí)管段等(děng)方式可以有效(xiào)解(jiě)決上(shàng)述問題。普光氣田某集(jí)氣(qì)站氣(qì)體流(liú)量(liàng)計量不(bú)準确(què)，誤差很大,通過(guò)拆卸孔闆(pǎn)閥和直管段，發現内部有許多(duō)單質(zhì)硫(liú)沉積。清洗孔闆閥和直(zhí)管(guǎn)段(duàn)後(hòu)，氣體流(liú)量恢複正常。
3.2.2 五(wǔ)閥組
　　在生(shēng)産過程中(zhōng)，需(xū)要定時對孔(kǒng)闆流量計(jì)進行排污。通過(guò)對 五閥組 進行(háng)解體(tǐ)檢查,發現(xiàn)内部存在單質(zhì)硫等雜質(zhì)，造成(chéng)五閥組中的平(píng)衡閥關(guān)不嚴，形(xíng)成内漏(lòu)，影響孔闆流量計的上(shàng)、下遊取壓(yā)，導緻(zhì)壓差(chà)信号變小(xiǎo)，儀表計量偏低(dī)。此類(lèi)問題可通過清(qīng)洗(xǐ)或(huò)更換新的(de)五閥組得(dé)以解決。
3.2.3 儀表引壓管(guǎn)路(lù)
　　普(pǔ)光天(tiān)然氣(qì)會(huì)析出單質硫，單質硫在(zài)引壓管路(lù)中沉(chén)積、固(gù)化，會(huì)引起(qǐ)引壓管路堵塞(sāi)，不能正(zhèng)常(cháng)取壓(yā)，孔闆(pǎn)流量計不(bú)能及時得(dé)到正确的靜(jìng)壓和壓(yā)差,從而造成計(jì)量偏差。前期在(zài)普光氣田現場(chǎng)生産(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常(cháng)出現流量計(jì)示值長期(qī)不變(biàn)化的(de)情況(kuàng)。對此,采取在(zài)孔闆流量計引壓管線(xiàn)、五閥組(zǔ)等(děng)部位(wèi)安裝電(diàn)伴熱裝(zhuāng)置的辦法，減少單質硫(liú)在引壓管路(lù)中的析出(chū)、沉積，防止引壓(yā)管路堵(dǔ)塞(sāi)。同時(shí)定期對引壓管路進(jìn)行(háng)放空、清(qīng)洗，确(què)保引壓管路不堵(dǔ)塞。
4結束(shù)語
　　由于普光氣田氣質的特殊性，前(qián)期生産過(guò)程中(zhōng)更多的關注在(zài)選(xuǎn)材和防(fáng)腐方面，對造成(chéng)計量偏差(chà)的因(yīn)素估計不(bú)足，導(dǎo)緻計(jì)量偏差較(jiào)大(dà);後(hòu)期采取設(shè)定正确的計算(suàn)參數(shù)，定(dìng)期(qī)清洗(xǐ)孔闆閥、五閥組(zǔ)和引(yǐn)壓管(guǎn)線等措施後，圓滿解(jiě)決了(le)計量(liàng)偏差(chà)問題(tí)。總體(tǐ)而言(yán)，類似(sì)普(pǔ)光(guāng)氣田(tián)的工(gōng)況使用标準(zhǔn)孔闆(pǎn)流(liú)量計(jì)需注意以下(xià)問題:①設(shè)定正确的(de)流量計算參數(shù)，及時修正氣體(tǐ)組分參數;②定期(qī)對标準(zhǔn)孔(kǒng)闆進(jìn)行檢(jiǎn)查(chá)、清(qīng)洗，發(fā)現問(wèn)題後(hòu)及時(shí)更換(huàn);③定期對五(wǔ)閥組及其引壓(yā)管路進(jìn)行排(pái)污(wū)驗漏檢查(chá)，冬季(jì)氣溫下(xià)降易發(fā)生凍堵和(hé)硫沉(chén)積，需(xū)增加排污(wū)次數(shù)。若(ruò)發(fā)現五(wǔ)閥組及引壓管(guǎn)路堵塞，應及時清洗或(huò)更換，保(bǎo)證(zhèng)其正常運行。

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