孔闆流(liú)量計計量分析(xī)

    sklg型 差壓式孔闆(pǎn)流量計 優點是(shì)适用于(yú)較大(dà)口徑管(guǎn)道的計量(liàng)；結構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝(zhuāng)容易(yì)；無可動部(bù)件，性能可(kě)靠，耐(nài)用；應用曆史悠(yōu)久，标準(zhǔn)規定全(quán)；sklg型差(chà)壓(yā)式(shì)孔闆流量(liàng)計按(àn)标準(zhǔn)制造的(de)孔(kǒng)闆不(bú)需要标定；價格(gé)便宜。sklg型差(chà)壓式(shì)孔闆(pǎn)流(liú)量計缺(quē)點：壓損(sǔn)大時不适宜長(zhǎng)輸管線(xiàn)計量；量(liàng)程(chéng)比小(xiǎo)；前後(hòu)直管(guǎn)段要(yào)求長(zhǎng)，占(zhàn)地面積(jī)大；輸(shū)出信号爲(wèi)模拟信号，重複(fú)性不高(gāo)；對整套流量計的精度影響(xiǎng)因素多且(qiě)錯綜複雜，很難(nán)提高測量精度(dù)。
一、不确定(dìng)度分析
節(jiē)流式(shì)差壓流量計(jì)不确定度計(jì)算(suàn)式：
（1）式中；eqm-流量相(xiàng)對(duì)不确定度，% ；ec，eε，ed，ed，eρ，eΔp-分别(bié)爲c，ε，d，d，ρ，Δp的(de)相對不(bú)确(què)定度，%；β-直徑比，無(wú)量綱(gāng)。
    1.sklg型 孔闆(pǎn)流量計(jì)計(jì) 算方程中描(miáo)述流體流動狀态真實(shí)性不确(què)定度因素
    多年(nián)來，我(wǒ)國(guó)的天然氣(qì)計(jì)量一直以(yǐ)體積(jī)流量爲結(jié)算依據(jù)，即(jí)以一(yī)個大氣壓（101.325kpa）下，20℃時(shí)的天(tiān)然氣(qì)的量(liàng)，對應的(de)體積流(liú)量。根(gēn)據标(biāo)準，天(tiān)然氣(qì)标準(zhǔn)體積(jī)流量計算(suàn)公式(shì)爲[2]  （2） 式(shì)中(zhōng)：qsc-标準狀(zhuàng)态(tài)下天然氣體(tǐ)積流(liú)量，m3/s；as-秒(miǎo)計量(liàng)系數，無(wú)量(liàng)綱，as=3.1794×10-6；c-流(liú)出系數，無量綱；e-漸近速(sù)度(dù)系數(shù)，無量(liàng)綱；d-孔(kǒng)闆開(kāi)孔直徑，mm；fg-相對密(mì)度系數(shù)，無量綱(gāng)；ε-可膨脹性系數(shù)，無量(liàng)綱；f2-超壓縮(suō)因子(zǐ)，無量(liàng)綱；ft-流動溫度系數，無(wú)量綱；p1-孔闆上遊(yóu)側取壓孔氣流(liú)絕對靜壓，mpa；Δp-氣流流經(jīng)孔闆時産(chǎn)生的差壓(yā)，pa。
流出(chū)系數c爲通過節(jiē)流裝置的實際(jì)流量值(zhí)與理論(lùn)流量值之比。它(tā)是在上遊直管(guǎn)段充(chōng)分長的實(shí)驗條件(jiàn)下，并且(qiě)孔闆節流(liú)裝置在(zài)滿足規定的(de)技術指(zhǐ)标(biāo)下(xià)進(jìn)行校準标定的(de)，才具計(jì)量(liàng)特性(xìng)。
 （3）式中： 直(zhí)徑(jìng)比，β=d/d；d值(zhí)的單(dān)位(wèi)爲mm；當間(jiān)距符合法蘭取(qǔ)壓方式時(shí)， l1=l2=25.4/d；當間距符合角接取壓方(fāng)式時，l1=l2=0。
    根據(jù)規範，孔闆開孔(kǒng)直徑d、測量管内(nèi)徑jd、直徑比(bǐ)β和管(guǎn)徑雷諾數red的極(jí)限值(zhí)應(yīng)符合表(biǎo)1規定。
表1 孔徑、管(guǎn)内徑、直徑比和(hé)雷諾數極(jí)限值表

當(dāng)氣流流束(shù)在孔闆(pǎn)前(qián)1d處充滿管(guǎn)道，且爲紊(wěn)流狀态時，流出系數c的百分誤(wù)差(chà)爲：當(dāng)β≤0.6時，爲±0.6%；當(dāng)0.67πβ≤0.75時，爲±β%。
    2.被(bèi)測介質(zhì)實際物(wù)理性質的不(bú)确定度因(yīn)素
    2.1 多(duō)相、非牛頓流(liú)體(tǐ)[3]~[5]
    标準(zhǔn)中要(yào)求流(liú)經流(liú)量(liàng)計的流(liú)體(tǐ)必須是(shì)單相的(de)牛(niú)頓流(liú)體。但是(shì)在油氣田(tián)開采中現場(chǎng)液體含有微粒(lì)雜質或氣(qì)泡，氣體中(zhōng)有液(yè)滴或固體(tǐ)微粒(lì)是難(nán)以避免的，問題(tí)的關(guān)鍵(jiàn)是這些(xiē)分散相的(de)含量(liàng)多少會(huì)影(yǐng)響到(dào)基本特性(xìng)?确定(dìng)這個(gè)界限是很重要的，未來界(jiè)限的試驗(yàn)研究是流量計研制(zhì)的一個内(nèi)容。
    結果(guǒ)表明：（1）用孔闆(pǎn)流量計測量氣體流量(liàng)，當氣體(tǐ)中夾(jiá)帶少(shǎo)量體時，流(liú)量測量不(bú)确定度偏高，測(cè)量的(de)濕氣流量(liàng)随β的增(zēng)加(jiā)而減(jiǎn)少，在β比爲(wèi)0.7時，測(cè)得的流(liú)量(liàng)偏差(chà)爲-1.7% ；（2）當(dāng)少量(liàng)液體(tǐ)時，在β比爲0.5時(shí)表(biǎo)明孔(kǒng)闆性能較(jiào)好，但是将夾帶在孔(kǒng)闆上遊脫(tuō)出，以獲得計量性能；（3）用(yòng)舊的孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)測量(liàng)濕氣，流量計量(liàng)值将降低3%。
    2.2 天然氣相(xiàng)對密(mì)度的(de)影響(xiǎng)
    密度參(cān)數(shù)是天然氣(qì)測量(liàng)中極(jí)爲(wèi)物(wù)性參(cān)數， 密(mì)度測量的(de)不準确度對整個測(cè)量系統的(de)不精度有着很(hěn)大影(yǐng)響。根(gēn)據計量條件估算密(mì)度帶來的不确(què)定度：當儀表精(jīng)度較(jiào)低(dī)運行在(zài)下限時，不(bú)确定度爲(wèi)±0.818%；反之(zhī)，不确(què)定度則在±0.793%，由此(cǐ)可見密度在(zài)流(liú)量測量中(zhōng)至關(guān)重要，所(suǒ)以(yǐ)爲了(le)準确進行(háng)天然(rán)氣計量，選用在(zài)線色譜儀(yí)進(jìn)行組分(fèn)在線(xiàn)分析(xī)是十分(fèn)必要的。
    3.測量(liàng)中重要設(shè)備（如孔(kǒng)闆開孔(kǒng)直徑及直徑比）的不确定度
    規範規定，标準孔(kǒng)闆是由(yóu)機械加工獲得的一塊(kuài)圓形(xíng)穿(chuān)孔(kǒng)的薄闆。它的節(jiē)流孔(kǒng)圓筒形柱面與(yǔ)孔闆(pǎn)上遊端面垂直，其(qí)邊(biān)緣是(shì)尖銳的， 孔闆(pǎn)厚與孔闆直(zhí)徑比(bǐ)是比較小的。孔(kǒng)闆在測量(liàng)管内(nèi)的部分應該是(shì)圓的并與測量(liàng)管軸(zhóu)線同(tóng)軸，孔(kǒng)闆的兩(liǎng)端(duān)面應始終是平整的和(hé)平(píng)行的
    3.1 孔闆(pǎn)偏心(xīn)
    根據(jù)gb2624-81規(guī)定，孔闆(pǎn)應與節流(liú)裝置中的直管(guǎn)段對中。實(shí)驗表(biǎo)明，孔闆偏(piān)心引(yǐn)起的計量誤(wù)差一般(bān)在2%以内，孔(kǒng)徑比β值愈(yù)高，偏心率影響愈大(dà)，應不用值(zhí)高的孔闆。

                                 
 3.2 孔(kǒng)闆彎曲(qǔ)
    由于(yú)安裝(zhuāng)或維(wéi)修不當。使孔闆(pǎn)發生彎曲(qǔ)或變形， 導(dǎo)緻(zhì)流量測(cè)量誤差較(jiào)大。在法蘭取壓(yā)的孔(kǒng)闆上進(jìn)行測試(shì)，孔闆(pǎn)彎(wān)曲産生(shēng)的(de)最大誤(wù)差約(yuē)爲3.5%，見圖1。
    3.3 孔闆邊(biān)緣尖銳度(dù)
    孔闆(pǎn)入口邊(biān)緣磨損(sǔn)變鈍不銳或受腐蝕發生缺口(kǒu)，或孔(kǒng)闆(pǎn)管道(dào)内部的(de)焊縫或計(jì)量法蘭墊(niàn)片，都将使(shǐ)實際流量系數增大和差(chà)壓降低，造成計(jì)算氣量偏(piān)小。
    二(èr)、提高計(jì)量精度(dù)的措施
    1.消(xiāo)除氣(qì)流(liú)中的脈動流(liú)
    管道中由于氣(qì)體的流速(sù)和壓(yā)力發生(shēng)突然變(biàn)化，造(zào)成脈動流(liú)，它能引起差壓的波動(dòng)，而(ér)節(jiē)流(liú)裝置(zhì)的流(liú)量計(jì)算公(gōng)式是以蘭(lán)孔闆的穩定流動爲基礎的，當(dāng)測量點有(yǒu)脈動(dòng)現象時(shí)，穩定原(yuán)理不能成立，從而影(yǐng)響測量精度，産生計量誤(wù)差。
    脈(mò)流流(liú)量(liàng)總(zǒng)不确定度(dù)等于(yú)按gb/t2624-93計算(suàn)的測量誤差與(yǔ)脈(mò)動附(fù)加不(bú)确定度的(de)合成。（4）式中：et-脈(mò)動(dòng)附加不确定度(dù)，無量綱(gāng)； -軸(zhóu)向時均速度，m/s； -速度脈(mò)動(dòng)分量均方根(gēn)值，m/s。（公(gōng)式應用條(tiáo)件≤0.32） 因此，爲了保證天然氣(qì)計量精度，必須抑制(zhì)脈(mò)動流。常用的(de)措施有：
    （1）在(zài)滿足(zú)計量(liàng)能力的條(tiáo)件下，應選擇内(nèi)徑較(jiào)小的測量(liàng)管，提(tí)高差(chà)壓和(hé)孔徑比；
    （2）采用短(duǎn)引壓管線(xiàn)，減少管線中(zhōng)的阻力(lì)件，并使上下遊管線(xiàn)長度相等(děng)，減少系統(tǒng)中産(chǎn)生諧(xié)振和壓力(lì)脈動振幅(fú)增加；
    （3）從管線中消除(chú)遊離(lí)液體，管線(xiàn)中的(de)積(jī)液(yè)引(yǐn)起(qǐ)的脈(mò)動可(kě)采用自動清管系統(tǒng)或低處安裝分(fèn)液器來處理。
   2.計(jì)量裝置的(de)設計安裝(zhuāng)應符合規(guī)範
    由于(yú)影響孔(kǒng)闆流量計測量精(jīng)度的根本原(yuán)因是節流裝置(zhì)的幾何形(xíng)狀和流動動态是否(fǒu)偏離(lí)設計标準。因此在使用過(guò)程中必須(xū)定期(qī)做好系統(tǒng)的校(xiào)檢、維(wéi)護工作，對于實(shí)際(jì)使用中(zhōng)的壓力(lì)、溫度、流(liú)量等(děng)工況參數(shù)的變(biàn)化，應(yīng)進行(háng)及時(shí)修(xiū)正。可采(cǎi)用全補償的流量計算(suàn)機的積(jī)算方案，以(yǐ)減少(shǎo)計量誤差，确保計量精度。
    3.避免人爲(wèi)計量誤差(chà)
    加強(qiáng)計量管理(lǐ)，提高操(cāo)作人員(yuán)技術(shù)素質。

下篇(piān)文章： 超聲波流(liú)量計在安裝過(guò)程......

上(shàng)篇文章： 幾(jǐ)種流量計(jì)的基礎知識