摘要：通過對比串聯在同一管路中的兩套自動(dòng)孔闆計量系統(tǒng)流量值,得出在直管段前(qián)存在(zài)調壓、過濾等節(jiē)流件造成脈動(dòng)流時，導(dǎo)緻天然(rán)氣流量産生2%~ 12%的(de)負偏差,論(lùn)述了脈動流産生時對天然氣(qì)流量(liàng)造成(chéng)的影響,結(jié)合流(liú)體的六種流态(tài),對(duì)比(bǐ)分析(xī)了脈動流(liú)對天然氣(qì)流量的影(yǐng)響與流體(tǐ)流态(tài)之間的關(guān)系(xì),以(yǐ)及産生脈動流(liú)的原(yuán)因,提出了(le)消除脈動流的方法。
　　在天然氣(qì)計量過程中要求流(liú)過(guò)天然氣(qì) 孔闆流量(liàng)計 的(de)氣流爲穩定發(fā)展的(de)定(dìng)常(cháng)流,定(dìng)常流爲(wèi)流動參(cān)數不随時(shí)間變化的流動,然而(ér)在現實條(tiáo)件下(xià)，不可(kě)避免地存(cún)在一些偏(piān)離這(zhè)一 流動(dòng)狀态的情況存在(zài),非定(dìng)常流(liú)的存(cún)在導(dǎo)緻了天(tiān)然氣計量的偏差,認識和确定非(fēi)定常(cháng)流造成的影響,對保證(zhèng)天(tiān)然氣計(jì)量的正确率(lǜ)有着很重(zhòng)要的意義。我(wǒ)們(men)通過(guò)對孔闆節流裝(zhuāng)置前存(cún)在調壓、過濾(lǜ)裝置,導緻(zhì)管路中存在脈動流的現(xiàn)象進行了長(zhǎng)期的觀察,對(duì)脈動(dòng)流對(duì)天然(rán)氣(qì)計量的(de)影響有了初步(bù)的認識。
 
　　在流體(tǐ)力學上(shàng)将(jiāng)流體(tǐ)分成(chéng)了六(liù)種流(liú)動形态(如圖1)。前(qián)兩種(zhǒng)流動狀态下,可以認(rèn)爲計(jì)量是正(zhèng)确的,也(yě)就是除了(le)第-種(zhǒng)和第二種情況(kuàng)之外,其餘(yú)的四種情(qíng)況都會對(duì)天然氣計量造成影(yǐng)響(xiǎng),這四種流态統稱脈動(dòng)流。孔(kǒng)闆(pǎn)流量計(jì)不适用(yòng)于(yú)脈動(dòng)流,那麽脈(mò)動流(liú)究竟(jìng)會對(duì)孔闆(pǎn)流量計計量造(zào)成什(shí)麽(me)樣的(de)影響,我們通過同(tóng)一管路中(zhōng)串聯(lián)兩套計(jì)量裝置(zhì),對孔闆前直管段内存在調壓(yā)、過濾裝(zhuāng)置造成(chéng)脈動流(liú)對天然流量的影響進行了(le)分析。
1脈動(dòng)流産生時會(huì)造(zào)成天然氣流量(liàng)的極大誤差
　　這種誤(wù)差可以達(dá)到(dào)2%~ 12% ,個别情況更(gèng)多,且脈動流出現時,其影(yǐng)響天然氣流(liú)量(liàng)的狀(zhuàng)況與(yǔ)圖1中(zhōng), c,df流體流态(tài)相似(sì),從理(lǐ)論上(shàng)講. e這(zhè)種(zhǒng)情(qíng)況也(yě)應該存在,在天然氣管直(zhí)管段内,孔闆流(liú)量計前存(cún)在調(diào)壓、過(guò)濾裝(zhuāng)置,形成脈動流(liú)造成(chéng)的天然(rán)氣流量(liàng)偏差(chà)總是偏小(xiǎo)的(de),這(zhè)與新的天(tiān)然計量标(biāo)準sy /t6143- 2004《用标準孔闆流量(liàng)計測量天(tiān)然氣(qì)流量》是相一緻(zhì)的。
 
2脈動流(liú)造成(chéng)了 引壓管(guǎn)路壓(yā)力信号傳(chuán)遞過慢
　　壓力信号不(bú)能被弓引(yǐn)|壓管(guǎn)路完全傳遞,儀(yí)表無法(fǎ)正确測(cè)出,這是(shì)由于氣(qì)體可壓縮(suō)性決(jué)定了(le)氣體在傳(chuán)輸過程中(zhōng),有高(gāo)低壓平衡(héng)的問(wèn)題,由于壓(yā)力在(zài)引壓管路傳遞(dì)過程中(zhōng),高低壓(yā)信号(hào)互相平衡(héng),造成信号(hào)滞後(hòu)和畸(jī)變,脈(mò)動峰(fēng)值高點和(hé)低點(diǎn),不能(néng)完全(quán)被表征,因差壓(yā)信号與流(liú)量爲非線(xiàn)性關系,壓(yā)勵信号的不(bú)完(wán)整造(zào)成了計量數據(jù)的偏差,這種偏(piān)差由于引壓管(guǎn)路的不同(tóng)而産(chǎn)生不(bú)同(tóng)的表現形式。在(zài)較短引(yǐn)壓管路的計量(liàng)裝置(zhì)中,差壓測量時會出(chū)現劇(jù)烈波動,這(zhè)種波(bō)動造成了測量數據不能被計(jì)量儀表完全測出,引起測量數(shù)據不(bú)完整(zhěng),這是因爲(wèi)由于(yú)在較(jiào)短(duǎn)引(yǐn)壓管路中(zhōng),壓勵在傳遞過(guò)程時并沒有得(dé)到平衡(héng),高低壓(yā)點被明确(què)界分(fèn),每種差壓測量(liàng)儀表(biǎo)都有一(yī)定(dìng)的響(xiǎng)應時間 ,脈(mò)動流(liú)的頻率與儀表測量響應(yīng)時(shí)間不(bú)一緻,導緻了壓劢滞後(hòu),勵已經(jīng)測(cè)出而脈動峰(fēng)值未到(dào)達或(huò)者(zhě)脈(mò)動峰(fēng)值被錯過，一些(xiē)脈動數據點無法被測出,造成(chéng)了數(shù)據失真,無法正(zhèng)确确(què)定天(tiān)然氣流量(liàng),并且有可(kě)能由于(yú)脈(mò)動頻率的(de)過快(kuài),對儀表(biǎo)造成沖(chòng)擊,儀表傳感器(qì)反應受(shòu)到影響(xiǎng),從而使測量結(jié)果造成偏(piān)差,影響流量測量的正确率。在較長(zhǎng)引壓管路的孔闆計(jì)量裝置中(zhōng),壓力高低峰值之間充(chōng)分平衡(héng),緻使(shǐ)儀表無法(fǎ)測出真(zhēn)實值。
3脈(mò)動流的(de)存(cún)在造(zào)成天(tiān)然氣(qì)流量(liàng)無法正确(què)補償
　　這主(zhǔ)要是因爲(wèi)脈動流流(liú)型複(fú)雜,往往是多種流态共同(tóng)作用,緻使不(bú)能很好(hǎo)地找到補(bǔ)償手(shǒu)段、确(què)定補償量(liàng)。
　　脈動流(liú)對(duì)天然(rán)氣計(jì)量的影響(xiǎng)主要通(tōng)過(guò)影響差壓(yā),造成差壓儀(yí)表(biǎo)示(shì)值不準(zhǔn)表現(xiàn)出來,進而(ér)影響天然(rán)氣流(liú)量,且其(qí)影響天(tiān)然氣流量的各種(zhǒng)表(biǎo)現形式如(rú)下。
(1)脈動流(liú)産生(shēng)時,差(chà)壓儀(yí)表示(shì)值明顯(xiǎn)偏(piān)低,差(chà)壓值(zhí)在一一個(gè)上限值(zhí)和(hé)一一(yī)個下(xià)限值之間(jiān)波動(dòng),如圖(tú)2。此時天然氣流量實(shí)際值爲(wèi)差壓最(zuì)高(gāo)值(zhí)時的流量(liàng),其高低(dī)點(diǎn)之(zhī)差(chà)爲流量損(sǔn)失,天(tiān)然氣量由(yóu)此而(ér)産生2% ~ 6%的計量誤(wù)差。
(2)脈(mò)動流産生(shēng)時,差(chà)壓值有-個峰值并在(zài)一個(gè)相對低的位置(zhì)有一個波(bō)動上(shàng)下限,如(rú)圖3。在這(zhè):種情況下流(liú)量(liàng)真實值爲(wèi)最高值,高低(dī)點之差(chà)爲流(liú)量損失,誤(wù)差可達到2.5%~ 8%。
(3)脈動(dòng)流造(zào)成的(de)第三(sān)種情況(kuàng)是(shì),差壓(yā)值一(yī)直(zhí)處于一(yī)個低(dī)位波動這是(shì)影響最大的(de)一種脈動流(liú)現象是脈(mò)動流與(yǔ)随機湍流(liú)結合(hé)的形式,這種情(qíng)況下造成(chéng)的流(liú)量損失高(gāo)達(dá)6%~ 12%,甚(shèn)至更高(gāo),如圖4。在(zài)此情況下實際(jì)流量值(zhí)爲虛線(xiàn)處(chù),而(ér)實測到的(de)爲波形處的平均流量值(橫直(zhí)線處流量值) , 這種情(qíng)況實際可(kě)以認(rèn)爲是(shì)随機湍流(liú)造成的,這(zhè)種情況下(xià)造成(chéng)了流(liú)量大幅損失,造成(chéng)了(le)計量的極(jí)大誤差,而(ér)這種(zhǒng)情況(kuàng)也(yě)并不是(shì)不能(néng)發現的。在實際(jì)情況下,偶爾能(néng)觀察(chá)到(dào)一(yī)個最(zuì)大值(zhí)得出(chū)現(xiàn),而這個(gè)最大值(zhí)就是實際流量(liàng)值,這一(yī)點與(yǔ)第二種脈動流有相似之(zhī)處,但其最大值(zhí)的出現具有不(bú)确定性,是(shì)最難(nán)以定(dìng)量(liàng)的(de)一種(zhǒng)現象,但(dàn)一旦出(chū)現,天(tiān)然氣量偏(piān)差即在8%左(zuǒ)右。
 
(4)多種流态(tài)共同存在。這(zhè)種情(qíng)況下(xià),天然(rán)氣損失最(zuì)難确定,但其誤(wù)差也在2%~ 12%之(zhī)間,個(gè)别情況(kuàng)有特殊。
(5)脈動(dòng)流産生時(shí)天然(rán)氣管(guǎn)路往(wǎng)往能聽到間歇(xiē)天然氣(qì)氣流聲(shēng)，特别(bié)明(míng)顯(xiǎn)時表(biǎo)現爲(wèi)-股-股(gǔ)的氣(qì)流流動,并非穩(wěn)定的氣流聲音(yīn)。以幾種情(qíng)況正(zhèng)應合了(le)流(liú)體脈(mò)動流的三種狀(zhuàng)況,實際中(zhōng)由于(yú)可能(néng)幾(jǐ)種狀況(kuàng)下的脈動(dòng)流同(tóng)時存(cún)在,則造成(chéng)的實際氣量計(jì)算更(gèng)加困(kùn)難,當(dāng)然非周期性(xìng)脈(mò)動流在實際狀(zhuàng)态中也(yě)是(shì)存在(zài)的,實(shí)際(jì)測量值不确定(dìng),從(cóng)計量(liàng)裝置前(qián)存在(zài)阻(zǔ)流件,形成(chéng)脈動流造成(chéng)的這幾(jǐ)種情(qíng)況可以清(qīng)楚看出,儀表實(shí)際測出值總是(shì)在脈動峰值和低值(zhí)中間值附近,天然氣(qì)量總(zǒng)是低(dī)于真實流(liú)量值(zhí),并且有迹(jì)象表明脈動流(liú)不影(yǐng)響孔闆流(liú)量計流(liú)量,卻影(yǐng)響計量(liàng),當然這(zhè)需要(yào)進一步的(de)論證。
　　脈動流能夠造(zào)成(chéng)天然氣(qì)流量(liàng)偏差,實際(jì)中以下原因可(kě)以導緻脈動流(liú)的産生:①管路中(zhōng)存在(zài)阻(zǔ)流件,包(bāo)括調壓裝(zhuāng)置、過(guò)濾裝置(zhì)、彎頭、閥(fá)門等(děng)。②下遊用戶(hù)用氣量波(bō)動,主(zhǔ)要存在(zài)原(yuán)因是用戶用氣量大,用氣量不(bú)确定(dìng),管路中(zhōng)又不存(cún)在儲氣調峰設施,造成氣流忽(hū)高忽(hū)低,容易形(xíng)成脈(mò)動流.當然(rán)在這裏要注意(yì)區分脈動(dòng)流和(hé)氣流波(bō)動(dòng)之間(jiān)的區(qū)别,氣流波(bō)動(dòng)并(bìng)非(fēi)氣流脈動。③流體壓力過(guò)低,流(liú)速過(guò)快導(dǎo)緻流(liú)體(tǐ)流态不(bú)穩。④孔闆表面不(bú)清潔(jié),氣體含液(yè)造成氣流(liú)脈動(dòng)。⑤天然氣含(hán)有雜質,影響氣體流(liú)态,特别是(shì)過濾(lǜ)裝置、整流裝置(zhì)被雜質堵塞後(hòu),易形成脈(mò)動流(liú)。
　　對于孔闆原因造成的脈動流(liú)不符(fú)合.上面的(de)規律(lǜ),阻流(liú)件造成的(de)脈(mò)動(dòng)流對(duì)天然計量(liàng)影響(xiǎng)這麽(me)大,實際過(guò)程中如何判斷脈動流:①聽。通(tōng)過(guò)氣流的聲(shēng)音,判斷是否(fǒu)存(cún)在脈(mò)動流,特别明顯的(de)脈動流往往(wǎng)能夠(gòu)聽到氣流一股一股哧哧(chī)變化的聲(shēng)音,此時流(liú)量誤差一(yī)般不會低(dī)于 5%。②觀(guān)查儀表示值。由(yóu)于計(jì)量時孔闆(pǎn)上遊靜壓(yā)力較(jiào)高,脈動流(liú)出現時造(zào)成靜(jìng)壓力(lì)的變化(huà)并不(bú)是很明顯。脈動流(liú)對差壓(yā)的影響是很(hěn)明顯的,一(yī)般(bān)出現差壓波(bō)動在2%以上就應該注意是不是脈動流的(de)影響,差壓(yā)波動(dòng)在5%以(yǐ)上(shàng)就應該立即(jí)消除,否(fǒu)則(zé)就會造成(chéng)很大的計(jì)量誤(wù)差。③減少引(yǐn)壓管(guǎn)長度,測量就地化(huà),既是增(zēng)加測量正(zhèng)确率(lǜ),也是爲正确确定流(liú)體流态(脈動流)提(tí)供條件,以減少脈動流(liú)造成的流量損(sǔn)失。
　　如何消(xiāo)除脈(mò)動流:根(gēn)據實際(jì)觀察(chá),在管路阻(zǔ)流件在孔(kǒng)闆計(jì)量裝置前,且(qiě)阻(zǔ)流件爲調(diào)壓裝(zhuāng)置、過濾(lǜ)裝置形(xíng)成脈動流時,将(jiāng)對天(tiān)然(rán)氣計量(liàng)造成以上幾種(zhǒng)脈動流狀态的(de)影響(xiǎng),并且天然(rán)氣計(jì)量示值明(míng)顯偏小,偏小程度從2% ~ 12%不(bú)等,給天(tiān)然氣計量造成很大誤差,因此(cǐ)消除(chú)脈動(dòng)流的(de)影響是很重要(yào)的一個環(huán)節。①在(zài)設計時就(jiù)要優(yōu)先考慮(lǜ)直管段長度(dù),确保管路(lù)内流(liú)體流(liú)态處(chù)于定常(cháng)流圖1中(zhōng)的a b兩(liǎng)種狀(zhuàng)态。②以(yǐ)穩定(dìng)的流量穩(wěn)定供(gòng)氣,加裝調(diào)峰裝置(zhì),避(bì)免出(chū)現用戶氣量波動造成的氣流(liú)脈動。③避(bì)免和減(jiǎn)少計量(liàng)裝置前(qián)的任何(hé)阻流件(jiàn),在條(tiáo)件許可的(de)情況.下(xià),避(bì)兔用(yòng)上遊節流、調壓(yā),需要在上遊節(jiē)流、調(diào)壓時,要延(yán)長直管段,并在離孔闆(pǎn)流(liú)量計盡可能(néng)遠的地(dì)方進行。④計量上(shàng)遊直管段前安(ān)裝整(zhěng)流(liú)器。⑤盡量(liàng)避免低壓供氣(qì)。⑥保證天(tiān)然(rán)氣氣質符合要(yào)求,不(bú)含粉塵、油污、水(shuǐ)等雜質(zhì),在(zài)氣(qì)質沒有(yǒu)保證的情(qíng)況下,設(shè)計時應(yīng)該相應提高技(jì)術标(biāo)準(zhǔn)。
　　認識脈(mò)動流對天然氣(qì)孔闆流量(liàng)計 計量的影響,對孔闆流(liú)量計的設(shè)計、安(ān)裝(zhuāng)、運行有(yǒu)指導(dǎo)意義,随着(zhe)對脈動流認識(shí)的深入和科學(xué)技術(shù)的(de)發展,有(yǒu)望(wàng)解決(jué)非定常(cháng)流狀(zhuàng)态下孔闆(pǎn)流量計的補償(cháng)問題,進而擴大(dà)孔闆流量計的适用(yòng)範圍。

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