[摘要]現場使(shǐ)用的孔闆流量(liàng)計 在(zài)孔闆(pǎn)清洗(xǐ)時無法計(jì)量天(tiān)然氣流量(liàng)，計量(liàng)的公(gōng)平、公(gōng)正性(xìng)無法得到(dào)保證(zhèng)。實際生(shēng)産中常通過經(jīng)驗方法(fǎ)進行(háng)估算，未引(yǐn)入進行補償，國家相(xiàng)關标準也(yě)未說(shuō)明(míng)是否需要進(jìn)行(háng)流量補(bǔ)償以及(jí)補償的(de)方法(fǎ)。通過對孔(kǒng)闆流量(liàng)計(jì)的工作原理及清洗(xǐ)維護時(shí)天(tiān)然氣流态(tài)的分析，在(zài)現場采(cǎi)用(yòng)孔闆(pǎn)流量計并聯和(hé)孔闆流(liú)量計與超聲波流量計(jì)串聯兩種方式，對孔(kǒng)闆清(qīng)洗期(qī)間的(de)天然氣流量進(jìn)行(háng)比對。結果表明全(quán)年清(qīng)洗48次，則估算流(liú)量與(yǔ)實際流量(liàng)相差約3.4x10m3。結論如(rú)下:(1)管道内(nèi)孔(kǒng)闆(pǎn)的存(cún)在與否，對(duì)管道(dào)内(nèi)天然氣(qì)流動有較大影(yǐng)響:(2)孔闆清(qīng)洗期間實(shí)際流量(liàng)和經驗(yàn)估(gū)算(suàn)量有(yǒu)較大(dà)差值:(3)孔闆(pǎn)流量(liàng)計清(qīng)洗期(qī)間進行流(liú)量補(bǔ)償是必要的。
　　标(biāo)準孔闆流(liú)量計(jì)是一種(zhǒng)非(fēi)常成(chéng)熟的(de)流量計,在(zài)多(duō)年(nián)的試驗和(hé)使用過(guò)程中積(jī)累了大量(liàng)的數據和(hé)經驗，以其(qí)耐高(gāo)壓，安裝使(shǐ)用維護方便等(děng)諸多優點(diǎn)在我(wǒ)國天(tiān)然氣計量(liàng)中占有主(zhǔ)導地位叫(jiào)。随着(zhe)國家(jiā)重點(diǎn)工(gōng)程西氣(qì)東輸(shū)管道的全(quán)線通氣(qì),我(wǒ)國天(tiān)然氣的應用開(kāi)始了(le)一個(gè)新的裏程。天然氣管(guǎn)道的迅速發展，要求對天(tiān)然氣(qì)流量進(jìn)行更加(jiā)正确的計量。天(tiān)然氣在(zài)生産集(jí)輸過程中，天然(rán)氣氣(qì)質中含有(yǒu)從地下帶(dài)出的(de)油水及砂粒粉塵，因此(cǐ)，天然氣(qì)在高速流(liú)動中(zhōng)不斷沖刷管道和設(shè)備，将會在(zài)孔闆表面(miàn)沉積(jī)大量污(wū)物，使天(tiān)然氣流(liú)量(liàng)計量(liàng)嚴重偏離正常值，必(bì)須通過周(zhōu)期性清洗(xǐ)孔闆來糾(jiū)正偏(piān)差。而(ér)在孔闆流量計(jì)清洗過程中，由(yóu)于沒有(yǒu)孔闆節流，計(jì)量将停止(zhǐ)，累積也就終止，而清(qīng)洗孔闆時(shí)，又不能停止供(gòng)給天(tiān)然(rán)氣,孔闆(pǎn)清洗(xǐ)期間的天然(rán)氣流量無法(fǎ)正确(què)獲得(dé)。現行(háng)國家标準(zhǔn)gb/t21446-2008《用标(biāo)準孔(kǒng)闆流量計(jì)測量天(tiān)然氣流(liú)量》規定了在天然氣輸送過程(chéng)中的流量計算(suàn)公式，但無孔闆(pǎn)流量(liàng)計清洗期(qī)間的流量計算(suàn)公式,也未(wèi)說明(míng)孔闆(pǎn)流量計清洗期(qī)間(jiān)是否需要進(jìn)行流量補(bǔ)償(cháng)以及(jí)如何補償。
1孔闆流量(liàng)計(jì)清洗(xǐ)期間(jiān)流量(liàng)補償(cháng)現(xiàn)狀
　　在實(shí)際工(gōng)作(zuò)中,孔闆流量計清洗期(qī)間流經(jīng)的天然(rán)氣流量一般通(tōng)過經驗方法進行估(gū)算，未進行(háng)流量補(bǔ)償(cháng)。主要(yào)采用以下三種(zhǒng)方式(shì)估(gū)算(suàn):
第一(yī)種:記錄孔(kǒng)闆清(qīng)洗前n(n<=20)分鍾的每(měi)秒平(píng)均量，再記(jì)錄清洗過(guò)程中的時間，即累積(jī)秒數，孔闆清洗(xǐ)期間估算的流(liú)量(liàng)就(jiù)是兩者的(de)乘積(jī)。
第二(èr)種:在(zài)孔闆清(qīng)洗(xǐ)完畢後，從計量系統(tǒng)上電(diàn)開始(shǐ)計量起,采(cǎi)集n(n<=20)分鍾的(de)每秒(miǎo)平均量，孔闆清(qīng)洗(xǐ)期間估(gū)算的流(liú)量(liàng)就是(shì)每秒(miǎo)平均量與清洗孔闆過程中累(lèi)積時間秒(miǎo)數的乘積(jī)。
第三(sān)種:記錄孔(kǒng)闆清洗前(qián)n(n<=20)分鍾的每(měi)秒平(píng)均量，孔闆(pǎn)清洗結束,從(cóng)計(jì)量系統上(shàng)電開(kāi)始計量起(qǐ)，再記(jì)錄n(n<=20)分鍾的(de)每秒(miǎo)平均(jun1)量,然(rán)後将(jiāng)兩個(gè)平均量再(zài)做平(píng)均,孔(kǒng)闆清(qīng)洗期間(jiān)估算的(de)流量就(jiù)是最後的(de)平均秒流量(liàng)與清洗孔(kǒng)闆過(guò)程的時間秒累(lèi)積的乘積(jī)。
　　通過(guò)經驗(yàn)方法估算(suàn)孔闆(pǎn)流量計清(qīng)洗期間的(de)流量(liàng),就是平均(jun1)瞬時流量(liàng)與孔闆清洗時(shí)間的乘積。孔闆(pǎn)流量計清(qīng)洗期間，沒(méi)有(yǒu)節(jiē)流件(jiàn)，流速将增加，除了(le)利用平(píng)均瞬時流(liú)量來(lái)估(gū)算，還需(xū)不需(xū)要另(lìng)外進行流量補償呢?在行(háng)業領(lǐng)域(yù)中主要有兩種認識:一種認爲，孔闆流(liú)量計清洗時間(jiān)短，天然氣(qì)在封(fēng)閉管道中流動，流量(liàng)變化(huà)很小(xiǎo)，無(wú)需補償;另一(yī)種認爲，在孔闆(pǎn)提出瞬間，流速增加，流量增大(dà)，應該補償。行業(yè)領域(yù)内的這兩(liǎng)種觀點目前都尚未(wèi)得到有效(xiào)實驗論證，無法準确指導現場(chǎng)應(yīng)用(yòng)，因(yīn)此(cǐ)，有必要通過(guò)理論進行分析，并通過(guò)實驗來(lái)論證。
2孔(kǒng)闆流量(liàng)計工作原理
　　差壓式孔(kǒng)闆流(liú)量(liàng)計(jì) 是基于流體流動的(de)節流原(yuán)理，利用(yòng)流體流(liú)經節流(liú)元件時産生的(de)壓力差(chà)與(yǔ)其流(liú)量間的對應關(guān)系，通(tōng)過測量壓(yā)差實現(xiàn)對流量的測量。充滿管(guǎn)道的流(liú)體，當它(tā)們流(liú)經管(guǎn)道内(nèi)的節流(liú)裝置時(shí)，流束将在節流(liú)裝(zhuāng)置的節(jiē)流件(jiàn)處形成局部收(shōu)縮，從(cóng)而使流速增加，靜(jìng)壓力低(dī)，于是(shì)在節(jiē)流件(jiàn)前後便産生了(le)壓力降，介質流動的流量越大(dà)，在節(jiē)流件前後(hòu)産生的壓差就(jiù)越大(dà)，所以(yǐ)孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)可以通(tōng)過測量壓(yā)差來(lái)衡量(liàng)流(liú)體流量的大小。流(liú)體流動的(de)流量(liàng)越大(dà)，在節流(liú)件(jiàn)前後(hòu)産生的壓差就越大(dà)，所以(yǐ)孔闆(pǎn)流量計可以通(tōng)過測量壓(yā)差來(lái)衡量流(liú)體流量(liàng)的大(dà)小。這(zhè)種測(cè)量方(fāng)法是以能(néng)量守(shǒu)衡定(dìng)律和(hé)流動(dòng)連續性定(dìng)律爲(wèi)基準的。
　　孔(kǒng)闆以開孔銳利(lì)度來(lái)保(bǎo)證(zhèng)精度(dù)，對腐(fǔ)蝕、磨損、結(jié)垢(gòu)、髒污敏感，長(zhǎng)期使(shǐ)用精(jīng)度難(nán)以保證(zhèng)，在(zài)天然(rán)氣輸送中，孔闆(pǎn)大量的接(jiē)觸重烴、泥沙等(děng)，需經(jīng)常拆(chāi)下清洗。孔闆流量計清洗(xǐ)前與清(qīng)洗(xǐ)期間(jiān)天然(rán)氣(qì)流态見(jiàn)圖(tú)1、圖2。
 
　　gb/t21446-2008《用标準孔(kǒng)闆流量計測(cè)量(liàng)天然氣流量》中(zhōng)，天然氣(qì)在标準參比(bǐ)條件(jiàn)下的(de)體積(jī)流(liú)量實用(yòng)公式爲:
 
式中:
qvn一天然氣在(zài)标準(zhǔn)參比條件下的(de)體積(jī)流(liú)量(liàng);
avn一體(tǐ)積流量計量系(xì)數是(shì)采用計量(liàng)單位而(ér)定;
c一流(liú)出系(xì)數(shù);
e一漸近(jìn)速度系數(shù);
d一孔(kǒng)闆開(kāi)孔直徑，mm;
fc一(yī)相對密(mì)度系數;
ε一可膨(péng)脹性系數;.
fz一超壓(yā)縮系數;
ft一(yī)流動溫度(dù)系(xì)數;
p1一孔闆上遊側(cè)取(qǔ)壓孔氣(qì)流絕對靜壓，mpa;
△p一氣流流(liú)經孔闆(pǎn)時産(chǎn)生的差壓，pa.
　　當孔闆流量計(jì)處于清洗(xǐ)過程(chéng)中，孔(kǒng)闆被搖至(zhì)上閥腔後，此時無壓差△p産生,也(yě)就無法用(yòng)此公(gōng)式對天然氣流(liú)量進行計算。
3現場實(shí)驗(yàn)
3.1并聯孔(kǒng)闆流(liú)量計比對(duì)實(shí)驗(yàn)
　　從一個完(wán)整的計(jì)量支(zhī)路(lù)來看，隻要它與(yǔ)下遊(yóu)之間存在壓差,将孔(kǒng)闆提(tí)出計量(liàng)管後，計(jì)量管段處于(yú)全(quán)通狀态(tài)，氣流通(tōng)過的(de)橫截面積(jī)驟然增(zēng)加(jiā)，由于(yú)缺少(shǎo)阻(zǔ)力元件(jiàn)孔闆(pǎn)的(de)節(jiē)流(liú)作(zuò)用，此(cǐ)時通過的(de)天然氣流(liú)速增(zēng)加，總(zǒng)量(liàng)也會随(suí)之(zhī)增加(jiā)7。
　　爲(wèi)了論(lùn)證這個理論，選(xuǎn)擇-一個上(shàng)、下遊(yóu)氣源相對穩定(dìng)的計量點(diǎn)，站場彙管上并聯安(ān)裝有兩條(tiáo)規格(gé)型号、工藝布局(jú)完全相似的孔闆流量計j1、j2(dn150,表壓(yā)3.2mpa)進行實(shí)驗(yàn)(圖3、圖(tú)4)。
 
　　實驗方法:選擇在上下午(wǔ)不同(tóng)時段(duàn)，分(fèn)别(bié)清洗(xǐ)j1和j2共(gòng)做兩(liǎng)次實(shí)驗。清洗孔闆流(liú)量計j1(j2)，在(zài)清(qīng)洗過程中，j1(j2)由(yóu)于缺少(shǎo)阻力元件孔闆(pǎn)的節(jiē)流作用，彙(huì)管中絕大部分(fèn)天然氣流向(xiàng)j1(j2),j2(j1)瞬(shùn)時流量(以(yǐ)下簡稱瞬量)減少，而(ér)彙管總瞬(shùn)量(j1與j2的瞬量之和)在(zài)孔闆(pǎn)流量(liàng)計清(qīng)洗前(qián)後基本穩(wěn)定，通(tōng)過(guò)彙管總(zǒng)瞬量(liàng)減去j1(j2)清洗(xǐ)期間j2(j1)平均瞬量(liàng)，來推算(suàn)出(chū)j1(j2)清(qīng)洗(xǐ)期間流(liú)經ji(j2)的天(tiān)然氣(qì)大緻瞬量(liàng)。利用天然(rán)氣大緻瞬(shùn)量估算的(de)流量，與(yǔ)按照經(jīng)驗方法三(sān)(清洗(xǐ)前後20分鍾(zhōng)平均瞬時(shí)流(liú)量)估算(suàn)的(de)流(liú)量(liàng)進行對(duì)比。
3.1.1第一次實驗(yàn):清洗(xǐ)孔闆流量(liàng)計ji(14分(fèn)鍾)
(1)清洗孔(kǒng)闆流(liú)量計j1，清洗前、中、後j1、j2、總瞬量(liàng)如表1所示。
 
　　從表1室驗(yàn)數據可以(yǐ)看出，總瞬(shùn)量在(zài)孔闆(pǎn)清洗(xǐ)前和清(qīng)洗後
　　基本一(yī)緻，由此(cǐ)可(kě)推算(suàn)j1清洗期間(jiān)瞬量(liàng)qj1及總流量(liàng)qj1:
j1清洗(xǐ)期間瞬量qj1=926295-337685=588610(m3/d)，
j1清洗期間總流(liú)量qj1=588610÷24÷60x14=5723(m3)
(2)清(qīng)洗孔闆流量(liàng)計(jì)j1,清洗前、後20分鍾j1瞬量(liàng)如表(biǎo)2所示。
j1清洗(xǐ)期間瞬量(liàng)qu'=(389773+407071)+2=398422(m3/d)
j1清洗期間(jiān)總流(liú)量q1'398422÷24÷60×14=3874(m3)
　　從(cóng)第一(yī)次實(shí)驗可(kě)以看出，孔闆流量計(jì)j1清洗(xǐ)期間的實(shí)際流量約(yuē)爲5723m3，利用經(jīng)驗方法估(gū)算的(de)流量爲(wèi)3874m3，兩(liǎng)者相(xiàng)差47.7%，1.48倍。
 
3.1.2第(dì)二次實(shí)驗:清(qīng)洗孔(kǒng)闆流(liú)量(liàng)計j2(21分鍾)
(1)清洗(xǐ)孔闆(pǎn)流(liú)量計j2，清洗前、中、後j1、j2、總瞬(shùn)量如表3所示。
 
從表3實(shí)驗數據可(kě)推算(suàn)j2清洗(xǐ)期間(jiān)瞬量qj2及總(zǒng)流量qj2:
j2清洗(xǐ)期間瞬量(liàng)qj2=1125766-233185-892581(m3/d)
j2清洗期(qī)間總流(liú)量qj2=892581+24+60x21=13017(m3)
(2)清洗(xǐ)孔(kǒng)闆流量計j2,清洗前、後(hòu)20分鍾(zhōng)j2瞬量如表4所示。
 
j2清洗(xǐ)期間瞬量(liàng)qu2'=(664076+700873)+2-682475(m3/d)
j2清洗期間總流量qj2=682475+24+60x21=9953(m3)
　　從第二(èr)次實驗(yàn)可(kě)以得(dé)出，孔闆(pǎn)流量計(jì)j2清洗(xǐ)期間的實(shí)際流(liú)量(liàng)約爲13017m3,利(lì)用經驗(yàn)方法估(gū)算的(de)流量爲9953m3，兩(liǎng)者相差(chà)30.8%，1.31倍。
3.2串聯(lián)孔闆流量(liàng)計與(yǔ)超聲波(bō)流量計比對(duì)實驗
　　爲了(le)進一步(bù)論證在(zài)孔闆清洗期間(jiān)應進行流(liú)量補(bǔ)償，選(xuǎn)擇一(yī)個無(wú)人值(zhí)守單井站(zhàn)，該站井(jǐng)口(kǒu)産量(liàng)較小(xiǎo)，場(chǎng)站工藝(yì)簡單，有孔(kǒng)闆流量計和超(chāo)聲波(bō)流量計串聯，且兩(liǎng)套(tào)裝置的直(zhí)徑、工(gōng)藝(yì)布局完全相似。.上遊爲(wèi)高級孔闆(pǎn)閥，下遊爲(wèi)超聲波流(liú)量計置(zhì)，管(guǎn)徑爲(wèi)dn100，壓力(lì)爲2.5mpa,兩(liǎng)台裝(zhuāng)置相鄰不(bú)足20米。見圖(tú)5、圖6。
 
 
　　實(shí)驗方(fāng)法:清(qīng)洗上(shàng)遊孔(kǒng)闆(pǎn)流(liú)量計(jì)，上、下(xià)午共(gòng)清(qīng)洗(xǐ)兩次(cì)，記錄(lù)在上遊孔(kǒng)闆流量計清洗(xǐ)期間(jiān)，流經(jīng)下遊(yóu)超聲波裝置的(de)天然氣流(liú)量，推(tuī)算清洗期(qī)間流經孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)的天然氣(qì)流量大緻範(fàn)圍。
3.2.1第一(yī)次實(shí)驗:清洗孔(kǒng)闆流量計(jì)16分鍾(zhōng)
(1)清洗孔(kǒng)闆流量(liàng)計前、後20分鍾瞬(shùn)量如表(biǎo)5所(suǒ)示。
清(qīng)洗期間瞬量q=(50355+50515)÷2=50435(m3/d)
清洗期(qī)間總流量(liàng)q=50435+24-60x16==560(m3)
(2)清洗孔闆流量(liàng)計期(qī)間(jiān)，下(xià)遊超(chāo)聲波(bō)流量計累(lèi)積流量如(rú)表(biǎo)6所示。
 
 
　　上(shàng)遊孔闆流(liú)量計清(qīng)洗(xǐ)期間流經下遊超聲波流量計的總流量q=33464622-33463894=698(m3)
　　從第一次實驗可以(yǐ)得出(chū),孔闆(pǎn)流(liú)量計清(qīng)洗期間的(de)實際流量約爲(wèi)698m3，利用(yòng)經驗方法(fǎ)估(gū)算(suàn)的流量爲560m3,兩者(zhě)相差(chà)25%，1.25倍(bèi)。
3.2.2第二次實驗:清洗孔闆(pǎn)流量計15分(fèn)鍾
(1)清(qīng)洗孔(kǒng)闆流量計前、後(hòu)20分(fèn)鍾瞬量(liàng)如表7所(suǒ)示。
 
清洗(xǐ)期間瞬量q=(45213+45438)+2=45326(m3/d)
清洗(xǐ)期間(jiān)總流量q=45256÷24÷60x15=471(m3)
(2)清(qīng)洗孔闆流(liú)量計期間，下遊超聲波流量計累積(jī)流量(liàng)如(rú)表8所示(shì)。
 
　　上遊(yóu)孔闆流量(liàng)計清(qīng)洗期間流(liú)經下遊超聲波(bō)流量(liàng)計(jì)的(de)總流量q=33478820-33478227=593(m3)
從第二(èr)次實(shí)驗(yàn)可以得出，孔(kǒng)闆流量計清(qīng)洗(xǐ)期間(jiān)的實(shí)際流量約爲(wèi)593m3,利用經驗方(fāng)法(fǎ)估算的(de)流量爲(wèi)471m3,兩(liǎng)者相(xiàng)差.26%，1.26倍。
4結(jié)論
　　從現(xiàn)場實驗可(kě)以得知，在孔闆流量(liàng)計清(qīng)洗期間，由(yóu)于缺少(shǎo)阻力元(yuán)件孔闆的(de)節流作用，管道内天(tiān)然氣的(de)流速加(jiā)快，流(liú)經孔(kǒng)闆流(liú)量計的流量增(zēng)加。因(yīn)此，利用經驗方法(平(píng)均瞬時流量)估(gū)算的(de)流量(liàng)與實際流量相差較大。四(sì)次現場實驗(yàn)，實際流(liú)量與(yǔ)估算(suàn)流量相(xiàng)差最小爲25%，1.25倍(bèi)，最大(dà)爲47.4%，1.48倍(bèi)。假設某(mǒu)天然氣(qì)場站每(měi)天生産(chǎn)的天然氣爲5x106m3,每周清(qīng)洗(xǐ)一次，每(měi)次20分鍾(zhōng),按照實(shí)際流(liú)量與估算(suàn)流量相(xiàng)差1.25倍計(jì)算,則(zé)估(gū)算流量(liàng)與實際流量相差約(yuē)69445m3。全年清洗(xǐ)48次，則相差約3.4x106m3。清(qīng)洗次數(shù)越多(duō)、時(shí)間越長，流量損失也就越大。如果不(bú)進(jìn)行(háng)流量(liàng)補償(cháng)，勢必(bì)會造(zào)成估算的(de)天然氣流(liú)量偏低，有失計量的(de)公平(píng)、公正(zhèng)。因此，在估(gū)算(suàn)天然氣(qì)流量(liàng)時進行補償是(shì)非常(cháng)必要的。

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