摘要:介(jiè)紹了孔闆流量(liàng)計
量器具的應(yīng)用,同時針(zhēn)對當(dāng)前孔(kǒng)闆流(liú)量自(zì)動計(jì)量系統進(jìn)行了(le)介紹和分(fèn)析,爲(wèi)現場孔闆流量計計量精(jīng)度的提高提出(chū)了相應的建議(yì)和要求。
由(yóu)于曆(lì)史原(yuán)因和自身的特點,孔(kǒng)闆流量計在當前天然(rán)氣計(jì)量中占(zhàn)據很大市場。同(tóng)時,由(yóu)于自(zì)動化技術(shù)在孔闆流(liú)量計(jì)計量系統中的應用,使孔(kǒng)闆流量計計量(liàng)系統克服(fú)了傳(chuán)統計量過程中(zhōng)人爲誤差等不(bú)利因素,進一步提高了(le)孔闆流(liú)量計的(de)計量精(jīng)度。
1天然(rán)氣流量(liàng)計量(liàng)方法(fǎ)
我國(guó)天然氣計量通(tōng)常以體積表示(shì)，法定單位(wèi)是立(lì)方米。我國規定天然氣(qì)流(liú)量測(cè)量的标準狀态(tài)是:絕對(duì)壓(yā)力爲(wèi)0.101325mpa,溫度爲23.15℃。天(tiān)然氣流量計量方法(fǎ)很多(duō),可用(yòng)的流量儀表也很多(duō),按工(gōng)作(zuò)原理大(dà)緻分(fèn)爲:
差壓式(shì)流量計(jì)
、容積式(shì)流量(liàng)計、速(sù)度式(shì)流(liú)量計3種(zhǒng)類型(xíng)。在計(jì)量(liàng)标準方(fāng)面,目前世(shì)界上(shàng)多數(shù)國(guó)家計量(liàng)标準(zhǔn)逐步(bù)向1s05167《用孔闆(pǎn)測量(liàng)充滿(mǎn)圓管(guǎn)的流體的流量》靠攏(lǒng)，我國(guó)天然(rán)氣計量标準也(yě)修(xiū)訂爲sy/t6143-1996《天(tiān)然氣流量的标(biāo)準孔闆計量(liàng)方(fāng)法》。
2孔闆流(liú)量計自動計量概況
所謂(wèi)自(zì)動計量,就是利用(yòng)變送(sòng)器實時檢(jiǎn)測天(tiān)然氣流量計量(liàng)中所涉及到的溫度(dù)、壓力、壓差(chà)等參數(shù),通(tōng)過計(jì)算機中的流(liú)量(liàng)計算軟件(jiàn),實現(xiàn)整個(gè)流量測量(liàng)環節(jiē)中無(wú)人工(gōng)參(cān)與的(de)天然氣(qì)流量測量(liàng)。随着(zhe)計量(liàng)技術的發展和計算(suàn)機運(yùn)用的(de)普及。實現(xiàn)孔(kǒng)闆流量計自(zì)動化(huà)計量的方(fāng)案較多(duō),目(mù)前主要有以下4種模(mó)式。
2.1單(dān)變(biàn)變送器(qì)+流量計算機(或(huò)工控機(jī))利(lì)用
單(dān)變量(liàng)模拟(nǐ)變送(sòng)器分别(bié)檢(jiǎn)測溫度、壓力、差壓,并(bìng)将檢測到的電(diàn)信号轉(zhuǎn)換成标(biāo)準的4-20ma模拟(nǐ)信号(hào)送入(rù)流(liú)量計算機(或工控機)的(de)數據采集卡,通(tōng)過a/d轉(zhuǎn)換(huàn)成數字量,在流(liú)量計算(suàn)機(或工控(kòng)機)上通過流(liú)量計算(suàn)軟件計算(suàn)出天(tiān)然氣(qì)瞬(shùn)時流量(liàng)、累積流量以及實現(xiàn)其他輔助(zhù)功能。此(cǐ)方式屬(shǔ)傳統(tǒng)自動計量(liàng)模式,缺(quē)點爲采(cǎi)集、傳輸爲(wèi)模拟信号,抗千(qiān)擾能力較差，由于信(xìn)号轉換等問題(tí)計量精(jīng)度難以(yǐ)提高,而且(qiě)硬件(jiàn)較複雜(zá)、中間環(huán)節較多、可靠性(xìng)較差。可擴展爲(wèi):單變量變送器(qì)+流量計算(suàn)機+工(gōng)控機,從而(ér)實現(xiàn)流量計算與顯(xiǎn)示分(fèn)開,提(tí)高系(xì)統的可靠性和(hé)可視性(xìng)。
2.2多變量變送器+流量計算機(jī)(或工(gōng)控機(jī))利(lì)用
1台多變量(liàng)智能變遞器同(tóng)時檢測(cè)溫(wēn)度、壓(yā)力、差壓等(děng),采用(yòng)現場總(zǒng)線制,通(tōng)過數字信(xìn)号傳輸,送入流量計(jì)算機(或(huò)工(gōng)控機)數據采集卡後(hòu)上通(tōng)過(guò)流(liú)量計(jì)算軟件計(jì)算出(chū)天然氣瞬時流(liú)量、累積流(liú)量及實現其他功能(néng)。此方(fāng)式硬件連(lián)接簡化(huà)了許多(duō),提高(gāo)了(le)系(xì)統的可靠性和(hé)測量(liàng)精度。但(dàn)由于變(biàn)送器僅(jǐn)檢(jiǎn)測測(cè)量信(xìn)号不進行(háng)數據處理，因(yīn)此(cǐ)在校準時必須(xū)和流量計(jì)算機--起實行(háng)聯校。采用流量計算機(jī)或工控機主要(yào)區别在于流量計算(suàn)部分。流量(liàng)計算機是專用(yòng)的固化軟件實(shí)現計(jì)算和(hé)數(shù)據(jù)存儲,比較穩定(dìng)可靠,可信(xìn)任度(dù)較高(gāo);工(gōng)控(kòng)機上(shàng)軟件計算一般自主開發,便于(yú)軟件升級(jí)和系(xì)統維護,由于計算量(liàng)大,特别是(shì)多路(lù)計量時,可(kě)靠性稍微(wēi)差些(xiē)。爲增加系統的(de)可靠性和操作界面(miàn)直觀化,這(zhè)種方式也可擴展爲:多變(biàn)量變(biàn)送器(qì)+流量(liàng)計算(suàn)機+工控(kòng)機,即流量計(jì)算機中實(shí)現流(liú)量計(jì)算,工(gōng)控機上實現顯(xiǎn)示。
2.3多(duō)變智(zhì)能變(biàn)送器+工控機此方式(shì)與(yǔ)模式2比(bǐ)較,主要區(qū)别是(shì)變送器内固化了流(liú)量處(chù)理軟(ruǎn)件使得變(biàn)送器(qì)可以就地顯示(shì)瞬時測量參數(shù)和計算瞬(shùn)時流(liú)量,并通過數字信号傳輸,送人(rén)工控機顯示和(hé)實現其他(tā)輸助(zhù)功能(néng)。所測量的(de)流量值(zhí)必須在(zài)工控機(jī)上進行(háng)二次處理(lǐ),以實現數(shù)據的累積(jī)和存儲功(gōng)能。采用這(zhè)種方式,系統結構(gòu)進(jìn)一步(bù)簡化(huà),變(biàn)送(sòng)器可(kě)單校(xiào)也可(kě)聯校,易于(yú)維護。但由(yóu)于在工控機内實現流(liú)量的累積和存(cún)儲,可靠(kào)性較差(chà),易造成(chéng)數據丢失。
2.4一體化智能儀表+工(gōng)控機(jī)主(zhǔ)
要利用(yòng)一體(tǐ)化智(zhì)能儀(yí)表實現了(le)變送器與流量計(jì)算機的一體(tǐ)化。不(bú)僅自帶數據庫(kù)可實現瞬時參數及(jí)流量(liàng)的顯(xiǎn)示,以及累積(jī)流(liú)量和曆史(shǐ)數據(jù)的再現(xiàn);而且在(zài)儀表(biǎo)的運行方(fāng)面(miàn),采取了.多種(zhǒng)電源保障(zhàng)方(fāng)式:内電池(chí)組、太陽能和(hé)外接電源等,實(shí)現了在無電力供應(yīng)情況(kuàng)下,可以(yǐ)獨立自(zì)成計量系統，就(jiù)地顯示天(tiān)然氣瞬時流量、累積(jī)流量和數(shù)據的(de)存儲(chǔ)、再(zài)現等;正(zhèng)常情況下(xià)可通(tōng)過現(xiàn)場總線和(hé)上位(wèi)機連(lián)接,實(shí)行數字信号傳(chuán)輸上傳顯示(shì),也(yě)可以在工控機(jī)上實行二(èr)次數據處理(lǐ),組成的計量系統更加(jiā)靈活、可靠(kào)。采用(yòng)這種方式,實現(xiàn)了計量數據的(de)無憂(yōu)化(huà),使(shǐ)得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操(cāo)作更簡單(dān)更可靠、更易(yì)維護;不(bú)僅可以單(dān)校也(yě)可以(yǐ)聯(lián)校。采用(yòng)獨立的(de)計量回(huí)路,減(jiǎn)少了數據(jù)傳輸過程的幹(gàn)擾,提(tí)高(gāo)了計量的精度。
3自(zì)動計量方(fāng)案選(xuǎn)擇的(de)原則
由于
天然氣流量(liàng)計
量是--種間接的(de)、多參(cān)數的、動态的、不(bú)可再現的測量(liàng),天然(rán)氣(qì)的流量(liàng)計量是流(liú)量測量中(zhōng)的(de)難點之(zhī)一。因此,在選擇(zé)具體(tǐ)方(fāng)案時,應(yīng)着重考慮(lǜ)系統(tǒng)的可靠性(xìng)、準确(què)性和先進(jìn)性。一(yī)般主要遵從以(yǐ)下原則。
3.1數據的安全性原則指(zhǐ)
在非儀表(biǎo)故障(zhàng)的情況(kuàng)下，計量(liàng)系統(tǒng)能夠提供(gòng)準(zhǔn)确的計量數(shù)據,以實現對天(tiān)然氣(qì)管網(wǎng)的有(yǒu)效監控,并保證(zhèng)數據(jù)的可靠性(xìng),爲企業信(xìn)息系(xì)統實(shí)現企業管(guǎn)理、經營、指揮、協(xié)調提供(gòng)重要依(yī)據。計量信(xìn)息系(xì)統重要的數據(jù)源,一旦出現問題,将給(gěi)企(qǐ)業帶來不可估量的損失(shī)。因此,數據(jù)源(yuán)要求準确、齊(qí)全、完(wán)整、可靠。爲此在(zài)選擇方案(àn)時,首要問題就(jiù)是考(kǎo)慮(lǜ)計量數(shù)據的(de)安全(quán)性。由(yóu)于針對(duì)天然氣(qì)集輸企(qǐ)業(yè)分散(sàn)、環境因(yīn)素惡劣,要充(chōng)分考慮計(jì)算機故障、電力(lì)供應等實際(jì)情(qíng)況，做好預(yù)案,避免由此而(ér)引起(qǐ)的數(shù)據丢失。
3.2計量回(huí)路的(de)獨立(lì)性原則
主(zhǔ)要是爲了保證在計(jì)量系(xì)統(tǒng)出(chū)現問(wèn)題時(shí),盡量減少(shǎo)故障的(de)影(yǐng)響面,降低故障(zhàng)的影(yǐng)響程(chéng)度,從(cóng)而維護企業(yè)的安全平穩運(yùn)行和經濟效益。
3.3使用操(cāo)作的簡單、可靠(kào)原則(zé)
由于(yú)天然(rán)氣集輸企業的站、場(chǎng)一(yī)般都比(bǐ)較分(fèn)散(sàn),專業人員相(xiàng)對較少。因(yīn)此,在選擇(zé)、設計方案時(shí)要(yào)充分(fèn)考慮操作(zuò)、維護的簡要性,做到(dào)簡單易用(yòng)、高可靠、低維護(hù),從而(ér)确保計量系統的長(zhǎng)期、穩定運(yùn)行。
3.4兼顧發(fā)展的(de)原則
伴随(suí)天然(rán)氣貿(mào)易的發展(zhǎn)對天(tiān)然氣計量(liàng)的精(jīng)度和計量(liàng)方式(shì)的要求也(yě)越來越高。在選擇時要考慮天(tiān)然氣計量交接(jiē)方式(shì)的可能改變和實時計量(liàng)補償的可能，如(rú)在線(xiàn)色譜分析(xī)、實時補償、能量(liàng)計量(liàng)等。如果要在企(qǐ)業信息網(wǎng)絡的基礎(chǔ)上,建立以企業(yè)信息(xī)網絡爲紐帶的(de)站控(kòng)系統,則應考慮實現計量(liàng)系統數據的遠(yuǎn)程組态(tài)。
3.5計(jì)算方(fāng)法和計算軟件(jiàn)的合(hé)法性原則(zé)
在天(tiān)然氣貿易(yì)計量中(zhōng)要充(chōng)分(fèn)考慮到計(jì)算方(fāng)法和計(jì)算(suàn)軟件(jiàn)的合(hé)法性問題,避(bì)免由此(cǐ)而引起不(bú)必要的計(jì)量糾紛。由于天(tiān)然氣計(jì)量方法(fǎ)的多樣性(xìng),應考(kǎo)慮計算軟件的(de)獨立化,這樣(yàng)才便于流量(liàng)計算(suàn)軟件的升(shēng)級。在(zài)具體(tǐ)的計(jì)量系(xì)統中應采用用(yòng)戶認(rèn)可的特定(dìng)計算方(fāng)法(fǎ)或是(shì)以合(hé)同、協(xié)議的(de)方式(shì)規(guī)定計算方法(fǎ)。
3.6技術先進(jìn)、成熟的(de)原(yuán)則
現(xiàn)代計(jì)量逐步發(fā)展成爲一門綜合性的(de)專業技(jì)術，它是(shì)集成計(jì)算機技術、通訊(xùn)技術、網絡技術(shù)、儀表制造技術、微功耗技術爲(wèi)-體(tǐ)的技術結晶(jīng)。由于各儀表(biǎo)廠(chǎng)家技(jì)術(shù)水(shuǐ)平的(de)不平衡,在(zài)選擇(zé)方案時一(yī)定要(yào)有預見性。
4存在(zài)的問(wèn)題(tí).
盡管孔(kǒng)闆流量計(jì)自動計量(liàng)系統的發(fā)展越來越(yuè)完善,但由于設備、測(cè)量儀表本身的(de)原因(yīn)和自動計(jì)量技(jì)術(shù)上的局(jú)限性(xìng),在提高計(jì)量的準确性和數據(jù)處理上,仍存在一些(xiē)問題(tí)。
4.1節流(liú)裝置帶來(lái)的誤差(chà)
首(shǒu)先,孔闆流量計在流(liú)體較爲千(qiān)淨、流(liú)經節(jiē)流裝置前直管段比(bǐ)較理(lǐ)想(遠(yuǎn)大于10倍圓(yuán)管直(zhí)徑)、流(liú)體處(chù)于紊流狀态(雷(léi)諾數大于4000)時,其(qí)精度可達0.75級。但(dàn)由于氣質、計量直管段沒有達(dá)到要求,孔闆産生誤差(chà)的因素(sù)有:孔闆人口銳角損傷;液體及固體污(wū)物堆積(jī)在孔(kǒng)闆表面(miàn),使(shǐ)孔闆表面(miàn)粗糙(cāo)度改變,大大增(zēng)加測量誤(wù)差。根(gēn)據(jù)對(duì)現場使用(yòng)過的(de)孔闆(pǎn)所作測量(liàng)統計,孔闆(pǎn)在剛開始投用(yòng)時,精(jīng)度可達1%，連(lián)續運(yùn)行3月後,其(qí)測量(liàng)精度僅(jǐn)達(dá)到3%甚至更(gèng)低。其次,量(liàng)程比的問(wèn)題。量(liàng)程比(bǐ)(3:1)是孔(kǒng)闆(pǎn)流(liú)量(liàng)計最大(dà)的缺憾。盡管現(xiàn)在已有(yǒu)寬量程(chéng)比的變(biàn)送器,但(dàn)在對(duì)于瞬間流(liú)量變化範圍很(hěn)大,流(liú)量(liàng)低于最(zuì)大流量的30%時,由(yóu)于節(jiē)流(liú)式測量(liàng)方法(fǎ)原因(yīn),計量(liàng)的精(jīng)度(dù)将(jiāng)大幅(fú)度降(jiàng)低(dī)。因(yīn)此,爲了提高量(liàng)程比,可以考慮(lǜ)利用(yòng)變送器(qì)寬量程(chéng)的特點,運用軟(ruǎn)件的(de)方式實現(xiàn)量程的自動調(diào)整(軟維護(hù)),從而擴大(dà)量程比,提高測量的(de)有效(xiào)範圍,保證計量的準确性。
4.2現場(chǎng)變送器的誤差
現場差壓(yā)、
壓力(lì)變(biàn)送器(qì)
本(běn)身能(néng)達到(dào)的精度是(shì)實現整個(gè)計量系統精度(dù)的基(jī)礎。因(yīn)此,要(yào)保證
差壓變(biàn)送器
、溫(wēn)度傳感(gǎn)器、壓力傳感器的(de)本身(shēn)精度爲(wèi)a級,即時進行(háng)檢定,保證(zhèng)其精度。
4.3異常數(shù)據的處理(lǐ)問題
任何系統(tǒng)都有(yǒu)可能(néng)出現故障(zhàng)，可能(néng)出現--些異常的無(wú)理數據(jù)。因此爲了(le)維護(hù)貿易(yì)雙方的利(lì)益,對可能出現(xiàn)的異(yì)常(cháng)數據問題在設計時要(yào)充分考慮數據(jù)的審慎可修改性,從而避(bì)免異(yì)常數(shù)據(jù)一(yī)旦出(chū)現并(bìng)參與累積(jī)計算,造成計量(liàng)數據的混(hùn)亂。
4.4操(cāo)作界面和過程數據的(de)利用問(wèn)題
由于天然氣輸送的連續(xù)性(xìng)、動态性、瞬間的(de)不确(què)定性以及(jí)不可(kě)再(zài)現(xiàn)等特點,實時(shí)地進行(háng)數據分析(xī),對數據形成的全過(guò)程進行有(yǒu)效的監控和保(bǎo)存,有(yǒu)利于數(shù)據異常(cháng)的分(fèn)析和控制(zhì),是數(shù)據管(guǎn)理中(zhōng)重要的(de)一環。目(mù)前的自(zì)動(dòng)計量系統(tǒng)在此方面(miàn)有所(suǒ)考慮,但過(guò)程數據的應用(yòng)、分析(xī)、界面(miàn)功能(néng)尚不(bú)完全,還有(yǒu)待于完善。
5結論
在采(cǎi)用孔闆流(liú)量計測(cè)量天然(rán)氣流量時,如對(duì)孔闆.流量計的一次(cì)裝置(孔闆(pǎn)節流裝(zhuāng)置)和二次儀表(差(chà)壓靜(jìng)壓溫度、天(tiān)然氣物性(xìng)參數計量(liàng)器具等(děng))配套儀(yí)表的選擇(zé)、設計(jì)、安裝、使(shǐ)用都嚴(yán)格按(àn)照有關标準進行,并(bìng)在受(shòu)控狀态下使用(yòng)時，其流量(liàng)測(cè)量精度(dù)是可(kě)以控(kòng)制在+1%~+1.5%範圍内的。
根據(jù)實(shí)際(jì)應用情況,就提高計(jì)量精度提(tí)出以(yǐ)下控制方(fāng)法及建議(yì)。
5.1孔闆節流(liú)裝置必須符合(hé)标準
孔(kǒng)闆節流(liú)裝置應按照标(biāo)準安裝(zhuāng)設(shè)計,根(gēn)據孔闆前阻力(lì)件形(xíng)式配接足(zú)夠長度(dù)的(de)直管(guǎn)段,一般應至(zhì)少(shǎo)前30d。長慶氣(qì)田在開發初期(qī)部分(fèn)集氣站因(yīn)設計(jì)原因(yīn)流量計直(zhí)管段長度爲(wèi)前10d後5d,造成(chéng)天然氣(qì)計量輸差(chà)達到士5%~土8%。分析原因(yīn)後經技術(shù)改造(zào),計量(liàng)管段(duàn)改爲前30d後10d,使計量輸(shū)差降低到+1.5%。
5.2氣流(liú)中存在脈動流(liú)的改善措(cuò)施
在(zài)天然氣計量中(zhōng)由于(yú)各種(zhǒng)原因使天然(rán)氣(qì)脈動(dòng),可以采取(qǔ)以下(xià)措施減小(xiǎo)脈動(dòng)流的影響。
(1)在滿足計量能力的條件下,應選擇(zé)内徑(jìng)較小(xiǎo)的測(cè)量管,使op、β在比較(jiào)高的(de)雷諾數下運行。
(2)采(cǎi)用短引(yǐn)壓管線,盡量減(jiǎn)少引壓管線系(xì)統中的阻(zǔ)力件(jiàn),并使(shǐ)上下(xià)遊管段相等,以(yǐ)減少系統(tǒng)中産生諧振和(hé)壓力脈動(dòng)振幅的增加。
(3)采(cǎi)用自動(dòng)清管系統或低(dī)處(chù)安裝分液(yè)器(qì)來降低(dī)管線(xiàn)中積(jī)液引(yǐn)起的脈動(dòng)。爲使(shǐ)天然氣流量(liàng)計(jì)量達(dá)到具有最佳的(de)計量性能(néng),應将天然(rán)氣中(zhōng)的水(shuǐ)分徹底脫(tuō)出。
5.3加(jiā)強計(jì)量管(guǎn)理、建立健全各(gè)項規章(zhāng)制(zhì)度
嚴格貫徹執行sy/t6143-1996标準,确保裝置完全符合标準(zhǔn)的(de)技術要求。建立(lì)健全各(gè)項規章(zhāng)制度(dù),如定(dìng)期維護制度(dù)、周期送(sòng)檢制度,加強對(duì)天然氣生(shēng)産情(qíng)況的監(jiān)測，及時消除(chú)誤差。長慶氣(qì)田根據氣質(zhì)的淨化程度(dù),規定集(jí)氣站、貿易(yì)交接計(jì)量孔闆(pǎn)定期清(qīng)洗檢查(chá),同時(shí)還(hái)配備孔(kǒng)闆綜合測(cè)試儀定期(qī)對孔(kǒng)闆進(jìn)行幾何(hé)尺(chǐ)寸檢(jiǎn)定,使集氣站單(dān)井計量(liàng)輸差能有效控(kòng)制在土(tǔ)1.0%以内(nèi)。
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