摘(zhāi)要:介紹了孔(kǒng)闆流量計
量(liàng)器具的應用(yòng),同時針對當(dāng)前孔闆流量(liang)自動計量系(xì)統🌂進行了介(jie)紹和分析,爲(wèi)現場孔闆流(liu)量計計量精(jīng)度的提高提(ti)🈲出了相應🔞的(de)建議和要求(qiu)。
由于曆史原(yuan)因和自身的(de)特點,孔闆流(liú)量計在當前(qian)天然氣🈚計量(liàng)中占據很大(dà)市場。同時,由(you)于自動化技(jì)術在🔞孔闆🔞流(liú)量🏃🏻計計量系(xi)統中的應用(yong),使孔闆流量(liang)計計量✔️系統(tong)克服了傳統(tǒng)計量過程中(zhong)人爲誤差等(deng)不利因素,進(jin)一步提高了(le)孔闆流量計(ji)的計量精度(du)。
1天然氣流量(liàng)計量方法
我(wo)國天然氣計(jì)量通常以體(tǐ)積表示，法定(ding)單位是立方(fāng)✊米。我👅國規定(dìng)天然氣流量(liang)測量的标準(zhun)狀态是:絕對(duì)壓力爲0.101325MPa,溫度(du)爲23.15℃。天然氣流(liu)量計量方法(fǎ)很多,可用的(de)流量儀表也(yě)很多,按工作(zuò)原理大緻💛分(fèn)爲:
差壓式流(liu)量計
、容積式(shì)流量計、速度(dù)式流量計3種(zhǒng)類型。在計量(liàng)标準方面♻️,目(mù)❄️前世界上多(duō)數國家計量(liang)标準逐步向(xiàng)1S05167《用孔🚶♀️闆測量(liang)充滿圓管的(de)流體的流量(liang)》靠攏，我國天(tiān)然氣計量标(biao)準也修訂爲(wèi)SY/T6143-1996《天然氣流量(liang)的标🌈準孔闆(pǎn)計量方法》。
2孔(kong)闆流量計自(zì)動計量概況(kuang)
所謂自動計(jì)量,就是利用(yòng)變送器實時(shí)檢測天然氣(qi)流量計量中(zhōng)所涉及到的(de)溫度、壓力、壓(ya)差等參數,通(tōng)🍓過計算機中(zhong)的流量💯計算(suàn)🌈軟件,實現整(zhěng)個流量測量(liang)環節中無人(rén)工參與的天(tian)然氣流量測(ce)量。随着計量(liàng)技術的發展(zhǎn)和計算🔴機運(yùn)用的普及。實(shi)現孔闆流量(liàng)計自動化計(ji)量的方案較(jiào)多,目前主要(yao)有以下4種模(mo)式。
2.1單變變送(sòng)器+流量計算(suàn)機(或工控機(ji))利用
單變量(liang)模拟變送器(qì)分别檢測溫(wen)度、壓力、差壓(yā),并将檢測到(dao)的❌電信号轉(zhuǎn)換成标準的(de)4-20MA模拟信号送(song)入流量計🏃🏻算(suan)機(或工控機(jī)♉)的數據采集(ji)卡,通過A/D轉換(huàn)成數字量,在(zài)流量計🤞算機(ji)(或工控機)上(shang)通過🐆流量計(ji)算軟件計算(suàn)出🧑🏾🤝🧑🏼天然氣瞬(shùn)時流量、累積(jī)流量以及實(shi)現其他輔助(zhù)功能。此方式(shì)屬傳統自動(dong)計量模式,缺(que)點爲采集、傳(chuán)輸爲模拟信(xìn)号,抗千擾能(neng)力較差，由于(yu)信号轉換等(děng)問題計量精(jing)度難以提高(gao),而且硬件較(jiao)複雜、中間環(huan)節較多、可靠(kao)性較差。可擴(kuo)展爲🐪:單變量(liang)變送器+流量(liàng)計🌏算機+工控(kong)機,從而實現(xian)流量計算與(yu)顯示分開,提(tí)高系統的可(ke)靠性和可視(shi)性。
2.2多變量變(biàn)送器+流量計(jì)算機(或工控(kong)機)利用
1台多(duo)變量智能變(biàn)遞器同時檢(jian)測溫度、壓力(lì)、差壓等,采用(yong)現場總🙇🏻線制(zhì),通過數字信(xin)号傳輸,送入(rù)流量計算機(jī)(或工控機)數(shù)據采集😘卡後(hòu)上通過流量(liang)計算軟件計(jì)算出天然氣(qì)瞬時流量、累(lei)積流量及實(shí)現其他功能(neng)。此方式硬件(jiàn)連接簡化了(le)許多,提高了(le)系統的可靠(kao)性和測量精(jing)度。但由于變(bian)送器僅檢測(ce)測量信🈲号不(bú)進行數據處(chù)理，因此在校(xiao)準時必須和(hé)流量計算機(jī)--起實行聯校(xiao)📞。采用流♈量計(jì)算機或工控(kong)機主要區别(bié)在于流量計(ji)算部分。流量(liàng)計算機💃🏻是專(zhuan)用的固♌化軟(ruǎn)件實現計算(suan)和數據存儲(chu),比較穩定可(ke)靠🏃♀️,可信任度(du)較高;工控機(jī)💃上軟件計算(suan)一般自主開(kāi)發,便于♋軟件(jian)升級和系統(tǒng)維護,由于計(ji)算量大,特别(bie)是多路💚計量(liang)時,可靠性稍(shao)微差些。爲增(zēng)加系統的可(ke)靠性和🙇🏻操作(zuò)界面直觀化(huà),這種方式也(ye)可擴展爲🏃🏻♂️:多(duo)變量變送器(qi)+流量計算機(jī)+工控機,即流(liú)量計算機中(zhōng)實現流量計(jì)算,工控機上(shàng)實現顯示。
2.3多(duō)變智能變送(song)器+工控機此(cǐ)方式與模式(shi)2比較,主要區(qū)别是變🌏送器(qì)内固化了流(liu)量處理軟件(jiàn)使得變送器(qì)可以就🐪地顯(xiǎn)示瞬時測量(liàng)參數和計算(suan)瞬時流量,并(bing)通過數字信(xìn)号傳輸,送人(rén)工控機顯示(shi)和實現其他(ta)輸助功能。所(suo)測量♻️的流量(liàng)值必須在工(gong)控機上進📱行(háng)二次處理,以(yi)實現數據的(de)累積和存儲(chu)功能。采用這(zhe)種方式,系統(tong)♊結構進一步(bù)簡化,變送器(qi)可單校也可(ke)聯校,易于維(wei)護。但由于在(zài)工控機内實(shi)現流量的累(lèi)積和存儲,可(ke)靠性較差,易(yì)造成數據🐉丢(diū)失。
2.4一體化智(zhì)能儀表+工控(kòng)機主
要利用(yòng)一體化智能(néng)儀表實現了(le)變送器與流(liú)量計算機的(de)一體化。不僅(jǐn)自帶數據庫(kù)可實現瞬時(shí)參數及流量(liàng)的顯示,以及(jí)累積流量和(hé)曆史數據的(de)再現;而且在(zài)儀表的運行(háng)方面,采取了(le).多種電源保(bao)障方式:内電(diàn)池組、太陽能(néng)和外接電源(yuán)等,實現了在(zài)無電力供應(ying)情況下,可以(yǐ)獨立🥰自成計(ji)量系統，就地(dì)顯示天然氣(qi)瞬時流量、累(lei)積流量和數(shù)據的存儲、再(zài)🔞現等;正常情(qíng)況🚶♀️下可通😄過(guò)現場😄總線和(he)上🍉位機連接(jiē),實行數字信(xin)号傳輸上傳(chuan)顯示,也可以(yi)在工控機上(shang)實行二次數(shu)據處理,組成(chéng)的👄計量系統(tong)更加靈活、可(ke)靠。采用這種(zhong)方式,實現👌了(le)計量數據的(de)無憂化,使得(de)系統📱結構簡(jian)單、操❤️作更簡(jian)單更可🔆靠、更(gèng)易維護;不僅(jin)可以單校也(ye)可以聯校。采(cǎi)用獨立的計(ji)量回路,減少(shǎo)了數據傳輸(shu)過程的幹擾(rǎo),提高了計量(liang)的精度。
3自動(dòng)計量方案選(xuǎn)擇的原則
由(you)于
天然氣流(liú)量計
量是--種(zhong)間接的、多參(cān)數的、動态的(de)、不可再現的(de)測量,天🥵然氣(qì)的流量計量(liang)是流量測量(liang)中的難點之(zhi)一。因此,在選(xuan)擇具體⁉️方案(àn)時,應着重考(kǎo)慮系統的可(kě)靠性、準确性(xìng)和先進✨性。一(yī)般主要遵從(cóng)以下原則。
3.1數(shù)據的安全性(xìng)原則指
在非(fēi)儀表故障的(de)情況下，計量(liàng)系統能夠提(tí)供準确🙇♀️的計(jì)量👌數據,以實(shi)現對天然氣(qi)管網的有效(xiao)監控,并保證(zheng)👄數據的可靠(kao)性,爲企業信(xìn)息系統實現(xian)企業管理、經(jīng)營🔴、指揮、協調(diào)提供重要依(yi)據。計量🔱信息(xī)系統重要的(de)數據源,一旦(dan)出現問題,将(jiang)給企業帶來(lai)不可估量的(de)損失。因此,數(shu)據源要求準(zhǔn)确、齊全、完整(zhěng)、可靠。爲此在(zai)選擇方案時(shí),首要問題就(jiu)是考慮計量(liang)數據的安全(quan)性。由于針對(dui)天然氣集輸(shū)企業分散、環(huán)境因素惡劣(lie),要充分考慮(lǜ)計🌈算機故障(zhàng)、電力供🈲應等(deng)實際情況，做(zuo)好預案,避免(mian)由此而引起(qi)的數據丢失(shi)。
3.2計量回路的(de)獨立性原則(zé)
主要是爲了(le)保證在計量(liang)系統出現問(wèn)題時,盡量減(jian)🈚少故障的影(ying)響面,降低故(gù)障的影響程(cheng)度,從而維護(hù)企業的安全(quan)平穩運行和(hé)經濟效益。
3.3使(shǐ)用操作的簡(jiǎn)單、可靠原則(ze)
由于天然氣(qì)集輸企業的(de)站、場一般都(dou)比較分散,專(zhuan)業人✔️員相對(dui)較少。因此,在(zài)選擇、設計方(fāng)案時要充分(fèn)考慮操作、維(wei)護的簡要性(xìng),做到簡單易(yì)用、高可靠、低(dī)維護,從🛀🏻而确(que)保計量系統(tong)的長期、穩定(dìng)🤟運行。
3.4兼顧發(fa)展的原則
伴(ban)随天然氣貿(mào)易的發展對(duì)天然氣計量(liàng)的精度和計(ji)🔅量方🔞式的☀️要(yao)求也越來越(yue)高。在選擇時(shí)要考慮天然(ran)氣計量交接(jie)方式的可能(neng)改變和實時(shí)計量補償的(de)可能，如在線(xian)色譜分析、實(shí)時補償、能量(liang)計量等。如🚩果(guo)要在企業信(xìn)息網絡的基(jī)礎♊上,建立以(yǐ)企業信息網(wǎng)絡爲紐帶的(de)站控系統,則(zé)應考慮實現(xiàn)計量系統數(shù)據的遠程組(zu)态。
3.5計算方法(fǎ)和計算軟件(jian)的合法性原(yuan)則
在天然氣(qi)貿易計量中(zhōng)要充分考慮(lǜ)到計算方法(fǎ)和計算🥵軟件(jian)的合法性問(wen)題,避免由此(cǐ)而引起不必(bi)要的計量糾(jiū)紛。由于天然(ran)氣計量方法(fǎ)的多樣性,應(ying)考慮計算軟(ruǎn)件的🐕獨立化(hua),這樣才便于(yu)流🈲量計算軟(ruan)件的升級。在(zài)具體的計量(liàng)系統中應采(cǎi)用用戶認可(kě)的🤩特定計算(suan)方法或是以(yǐ)合同、協議的(de)方㊙️式規定計(ji)算方法。
3.6技術(shù)先進、成熟的(de)原則
現代計(ji)量逐步發展(zhǎn)成爲一門綜(zōng)合性的專業(ye)技術🏃🏻♂️，它是集(jí)成計算機技(ji)術、通訊技術(shu)、網絡技術、儀(yí)表制造技術(shu)、微功耗技術(shu)爲-體的技術(shù)結晶。由于各(gè)儀表🆚廠家技(jì)術水平的不(bu)平衡,在選擇(ze)方案時一定(ding)要有預見性(xìng)。
4存在的問題(ti).
盡管孔闆流(liu)量計自動計(jì)量系統的發(fa)展越來越完(wan)善,但🏃🏻由于設(she)備、測量儀表(biao)本身的原因(yīn)和自動計量(liang)技術上的局(jú)限性,在提高(gao)計量的準确(que)性和數據處(chù)理上,仍🧡存在(zai)一些問題。
4.1節(jiē)流裝置帶來(lái)的誤差
首先(xian),孔闆流量計(ji)在流體較爲(wèi)千淨、流經節(jiē)流裝置前直(zhí)管段♍比🤩較理(lǐ)想(遠大于10倍(bèi)圓管直徑)、流(liú)體處于紊流(liu)🙇♀️狀态(雷諾數(shu)大于4000)時,其精(jīng)度可達0.75級。但(dan)由于氣質、計(ji)量直管段沒(mei)有達到要求(qiu),孔闆産生誤(wu)差的因素有(yǒu):孔闆🧑🏽🤝🧑🏻人口銳(ruì)角損傷;液體(ti)及固體污物(wù)堆積在孔闆(pan)表面,使孔闆(pan)表面粗糙度(du)改變,大大增(zeng)加測量誤差(chà)。根據對😘現場(chǎng)使用過的孔(kong)闆所作測量(liàng)統計,孔✉️闆在(zài)剛開始投用(yong)時,精度可達(da)1%，連續運行3月(yuè)後,其測量精(jing)度僅達到3%甚(shen)至更低。其次(cì),量程比的✂️問(wen)題。量程比(3:1)是(shi)孔闆流量計(ji)最大的缺憾(han)♈。盡管現在已(yi)有㊙️寬量程比(bi)的變送器,但(dan)在對于瞬間(jiān)流量變化範(fan)圍很大,流量(liang)低于最🛀🏻大流(liu)量的30%時,由于(yu)節流式測量(liàng)方法原🍉因,計(jì)量的精度将(jiāng)大幅度降低(di)✂️。因此,爲了提(tí)高量程🚶比,可(ke)以考慮利用(yòng)變送器寬量(liang)程的特點,運(yun)用軟件的方(fāng)式實現量程(cheng)的自動調整(zheng)(軟維護),從而(ér)擴大量程比(bǐ),提高測量的(de)有🏃🏻♂️效範圍,保(bao)證計量♉的準(zhǔn)确性。
4.2現場變(biàn)送器的誤差(chà)
現場差壓、
壓(ya)力變送器
本(ben)身能達到的(de)精度是實現(xian)整個計量系(xi)統精度的基(ji)礎。因此,要保(bǎo)證
差壓變送(song)器
、溫度傳感(gan)器、壓力傳感(gǎn)器的本身精(jīng)度爲A級,即時(shí)進行檢定♈,保(bao)證其精度。
4.3異(yì)常數據的處(chù)理問題
任何(hé)系統都有可(ke)能出現故障(zhàng)，可能出現--些(xie)異常的❓無理(lǐ)數據。因⛱️此爲(wei)了維護貿易(yi)雙方的利益(yì),對可能出現(xian)🔞的異常數據(ju)問題在🔆設計(jì)時要充分考(kao)慮數據的審(shěn)慎可修改性(xing),從而避免異(yi)常數據🙇🏻一旦(dàn)出現并🏃參與(yu)累積計算,造(zào)成計量數據(jù)的混亂。
4.4操作(zuò)界面和過程(chéng)數據的利用(yòng)問題
由于天(tiān)然氣輸送的(de)連續性、動态(tài)性、瞬間的不(bú)确定性以及(ji)不可再現等(děng)特點,實時地(dì)進行數據分(fèn)析,對數據形(xing)成的全過程(cheng)進行有效的(de)監控和保存(cun),有利✏️于數據(ju)異常的分析(xī)和控制,是數(shù)據管理中重(zhòng)要的一環。目(mù)前的自動計(ji)量系統在此(ci)方面有♉所考(kǎo)慮,但🤞過程數(shu)據的應用、分(fen)析、界面功能(neng)尚不完全,還(hái)有待于完善(shan)。
5結論
在采用(yòng)孔闆流量計(ji)測量天然氣(qi)流量時,如對(duì)孔闆.流量計(ji)的一📱次裝置(zhi)(孔闆節流裝(zhuāng)置)和二次儀(yi)表(差壓靜壓(yā)溫度、天然氣(qì)物性參數計(jì)量器具等)配(pei)套儀✉️表的選(xuan)擇、設計、安裝(zhuāng)、使用都嚴格(ge)按照有關标(biao)準進行,并在(zài)受♍控狀态下(xia)使用時，其流(liú)量測量精度(dù)是可以控制(zhi)在+1%~+1.5%範圍内的(de)。
根據實際應(yīng)用情況,就提(ti)高計量精度(dù)提出以下控(kong)制方法及建(jian)議。
5.1孔闆節流(liú)裝置必須符(fu)合标準
孔闆(pǎn)節流裝置應(ying)按照标準安(ān)裝設計,根據(jù)孔闆前阻力(li)⛹🏻♀️件🈲形式配接(jiē)足夠長度的(de)直管段,一般(bān)應至少前30D。長(zhǎng)慶氣田在開(kāi)發初期🏃♀️部分(fen)集氣站因設(she)計原因流量(liàng)計直管段🌈長(zhang)度爲前10D後5D,造(zào)成天然氣計(jì)量輸差💃🏻達到(dào)士5%~土8%。分析原(yuán)因後經技術(shu)改造,計量管(guǎn)段改爲🙇♀️前30D後(hòu)10D,使計量💚輸差(cha)降低到+1.5%。
5.2氣流(liu)中存在脈動(dòng)流的改善措(cuo)施
在天然氣(qì)計量中由于(yú)各種原因使(shǐ)天然氣脈動(dòng),可👣以采取以(yǐ)下措施減小(xiǎo)脈動流的影(yǐng)響。
(1)在滿足計(jì)量能力的條(tiao)件下,應選擇(zé)内徑較小的(de)測量管㊙️,使🌈Op、β在(zài)比較高的雷(lei)諾數下運行(hang)。
(2)采用短引壓(yā)管線,盡量減(jian)少引壓管線(xian)系統中的阻(zǔ)力件,并使上(shàng)🈲下遊管段相(xiang)等,以減少系(xi)統中産生諧(xié)振和壓力🐆脈(mò)動🔞振幅⛹🏻♀️的增(zēng)‼️加。
(3)采用自動(dòng)清管系統或(huò)低處安裝分(fen)液器來降低(di)管線中積液(ye)引起的脈動(dòng)。爲使天然氣(qi)流量計量達(da)到具有最佳(jiā)的計量性能(néng),應将天然氣(qi)中的水分徹(che)底脫出。
5.3加強(qiáng)計量管理、建(jiàn)立健全各項(xiàng)規章制度
嚴(yán)格貫徹執行(hang)SY/T6143-1996标準,确保裝(zhuāng)置完全符合(he)标準的技術(shu)要求。建立健(jian)全各項規章(zhāng)制度,如定期(qī)維護制度、周(zhou)期送檢制度(du),加強對天然(ran)氣生産情況(kuang)的監測，及時(shí)消除誤差。長(zhǎng)慶氣田🔱根據(ju)氣質的淨化(hua)程度,規定集(ji)氣站、貿易交(jiao)接計量孔闆(pan)定㊙️期清洗檢(jiǎn)查,同時還配(pei)備孔闆綜✔️合(he)測試儀定期(qī)對孔闆進行(hang)幾何尺寸♻️檢(jiǎn)定,使集氣✊站(zhan)單井計量輸(shu)差能有效控(kong)制在土1.0%以内(nèi)。
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