摘要(yao)：孔闆流量計(jì) 是一種廣泛(fan)使用的容積(ji)式流量計，本(běn)文簡要叙述(shù)了孔闆流量(liang)計的工作原(yuán)理,對孔闆流(liu)量計的計量(liàng)誤差及原㊙️因(yin)進⛷️行了分析(xī)并提出了相(xiang)應的措施，給(gei)工程技術人(ren)員提供一定(dìng)的幫助。
0引言(yán)
　　孔闆流量計(ji)結構簡單，操(cao)作較方便，使(shǐ)用技術成熟(shú)✊，使得🏃其在管(guan)㊙️道計量中得(de)到廣泛應用(yòng)，據統計，目前(qián)孔闆流量計(ji)是我國天然(rán)氣管道計量(liang)用得最多的(de)計量設備，占(zhan)整個貿易計(ji)量的50%左右。爲(wei)了規範孔闆(pan)流量計量，國(guó)家專門制定(dìng)了GB2628和🌏SY/T6143計量标(biao)準，對計量系(xì)🧡統進行了說(shuo)明和要求，同(tóng)時，也出台天(tiān)然氣場站儀(yí)表配備指南(nan)👌，對計量系統(tǒng)儀器儀表精(jing)度等級㊙️進行(háng)了要求。但是(shì)由于孔闆流(liú)量計計量系(xi)統的結構特(te)🌍點,決定了會(hui)産生兩種誤(wù)差，一種是基(jī)🆚本誤差，這是(shi)流量計本身(shēn)所存在的誤(wu)差，第二種是(shì)附加誤差，是(shi)🌈由于流量計(ji)在使用時偏(piān)離了标準條(tiáo)件💞産生的。由(yóu)于人爲操作(zuo)的環節多，且(qiě)天然氣這一(yi)物質的計量(liang)是一種連續(xù)的、不可重複(fu)的計👌量👄，若不(bú)加以适時監(jian)控，所引起的(de)計量附加誤(wù)差相當💜大，尤(yóu)其當天然氣(qì)作爲商品進(jin)行貿易結算(suan)時，爲供需👄雙(shuang)方帶來不💃利(lì)影響,本文分(fen)析了産生誤(wu)差的🌈主要原(yuan)因，并提出了(le)相應的整改(gǎi)❓措施。
1孔闆流(liu)量計的結構(gòu)組成及其測(cè)量原理
1.1結構(gou)組成
　　孔闆流(liú)量測量系統(tǒng)一般由節流(liú)裝置( 标準孔(kǒng)闆 )、 壓力變送(song)器 、 差壓變送(sòng)器 、 鉑熱電阻(zu) 及其流量積(ji)算儀組成。其(qi)中孔闆節流(liú)裝置包括孔(kong)闆、孔闆夾持(chi)器和上下遊(yóu)直管段。其結(jié)構如圖1所示(shì)✉️。

1爲(wèi)上遊側第二(er)阻流件;2爲上(shàng)遊側第一阻(zu)流件;3爲孔闆(pǎn)和💰孔闆夾持(chi)器;4爲差壓訊(xun)号管路;5爲下(xià)遊側第一🐆阻(zǔ)流件
1.2測量原(yuan)理
　　天然氣經(jing)過孔闆後，在(zài)孔闆前後産(chan)生差壓，實驗(yan)結果證明，天(tian)然㊙️氣的流量(liàng)和差壓的平(ping)方根成正比(bǐ)，算出比例系(xì)數也🈚就測出(chu)了流量。
(1) 差壓(yā)式孔闆流量(liàng)計 包括三部(bù)分:①現場取壓(yā)部分，包括高(gāo)級孔闆閥、前(qian)後🏃🏻‍♂️直管段🔅、導(dao)🔞壓👣管;②溫度、壓(yā)力、組分補償(chang)部分，包括現(xian)場用 溫度變(biàn)送器 、壓力變(biàn)送器、天然氣(qì)組分分析儀(yi)計量的實時(shi)數據;③流量計(ji)算部分，指專(zhuan)用流量計算(suàn)機(或計算儀(yí))所安裝的計(jì)量标準程序(xu)。(2)在實際應用(yòng)過程中，當充(chōng)滿管道的流(liu)體流經管道(dao)内的節流😍件(jian)時，如圖2所示(shì)。

　　流線将在節(jie)流件處形成(chéng)局部收縮，因(yīn)而流速增加(jia)🔆，靜壓力⭕降低(di)，于是在節流(liú)件前後便産(chan)生了壓差。流(liu)體流🏃🏻‍♂️量愈大(da)，産生的壓差(chà)愈大，這樣可(kě)依據壓差來(lai)衡量流量的(de)大💃🏻小。這種計(jì)量方♌法是以(yi)流動連續性(xing)方程(質量守(shou)恒定律)和伯(bó)努利方程(能(neng)量守恒定律(lü)♈)爲基礎的。壓(ya)❌差的大小不(bú)☔僅與流量還(hái)與其他許多(duo)因素有關，例(li)如當節流裝(zhuang)置形式或管(guǎn)道内流體的(de)物理性質⚽(密(mì)度、粘度)不同(tóng)時，在同樣大(da)小的流量下(xià)産生的壓差(chà)也是不同的(de)。以伯努利方(fāng)程⚽式和流體(ti)🏃流動的連續(xu)性方程式爲(wèi)依據，天然氣(qì)流量計算公(gong)✍️式爲：

　　根據氣(qi)體易壓縮、密(mì)度差異大、受(shòu)溫度影響特(tè)點，得出📧天然(ran)氣♈流✉️量計量(liàng)的實用公式(shi)是:

　　其中:Qn爲标(biāo)準狀态下氣(qì)體體積流量(liang);Ah爲常數,标況(kuàng)下爲💋0.008686;α0爲🐪特🔞定(dìng)🐅流量系數;γre爲(wei)計量管内壁(bì)流量修正系(xì)數☂️;bk爲孔闆入(rù)👨‍❤️‍👨口邊緣銳利(li)度修正系數(shù);Fr爲雷諾數修(xiū)正系數;ε爲氣(qì)體膨脹系數(shu);d爲孔闆在20℃下(xià)實🔴測的開孔(kong)口徑;Fa爲孔闆(pǎn)🐉熱膨脹修正(zhèng)系數;Fg爲天然(ran)氣相對密度(du)修正系數;Fz爲(wèi)超壓縮系數(shu);Ft爲流體流動(dòng)溫🍉度修正系(xì)數;P1爲孔闆上(shàng)遊側絕對壓(ya)力;hw爲氣💔體流(liu)過孔闆時的(de)差壓。
2誤差因(yīn)素分析及技(ji)術要求
2.1基本(ben)誤差
(1)由計量(liàng)裝置本身精(jing)确度所決定(ding)的誤差。由于(yú)孔闆流量❄️計(ji)測得的流量(liang)是根據差壓(yā)信号間接求(qiu)得的。從公式(shì)可以看出，影(ying)響計量精确(què)度的主要因(yin)素是α、F、ε等值。必(bi)須保持α、F、ε均爲(wei)恒定值,才能(néng)達到差壓和(hé)流量之間有(you)恒定的對應(yīng)關系。但在實(shí)際生産😘中，α、F、ε都(dou)與某些因素(sù)有關，特别是(shì)流量🏃🏻‍♂️系數α，它(tā)是一個影響(xiang)因素複雜，變(bian)化範圍大的(de)重要系數❌，如(ru)果在計量過(guò)🔞程中不能保(bǎo)證α爲恒定值(zhí)，則計量誤差(cha)将會較大。
　　從(cóng)資料和實驗(yàn)證明，流量系(xi)數α值與取壓(ya)點位置、孔闆(pǎn)的🆚開孔截面(miàn)積和管道截(jie)面積比(m=d2/D2)、雷諾(nuò)數、管壁粗糙(cāo)度😘、孔闆入口(kǒu)邊緣尖銳度(dù)有關。所以，标(biāo)準孔闆的選(xuan)用應符合下(xià)列技術要求(qiú):
孔闆相對于(yú)開孔直徑d的(de)軸線中心對(dui)稱;
孔闆上遊(you)端面A應于下(xia)遊端面B平行(hang)，并且與開孔(kong)直徑d的軸線(xiàn)垂直;
孔闆A面(miàn)、B面應無可見(jian)的損傷;
孔闆(pan)開孔直徑d的(de)上遊測直角(jiǎo)入口邊緣G應(yīng)銳利,無毛🔴刺(ci)和劃痕。
孔闆(pǎn)開孔直徑d的(de)内圓柱表面(mian)長度e應符合(he):0.005D≤e≤0.02D;
孔闆的厚度(du)應符合:e≤F≤0.005D;
孔闆(pan)下遊側出口(kǒu)邊緣H和孔闆(pan)開孔圓柱形(xing)下遊側出口(kou)邊🚶‍♀️緣💛I應無毛(mao)刺、劃痕和可(ke)見損傷;
　　标準(zhun)孔闆在使用(yong)過程中,會由(yóu)于天然氣的(de)侵蝕而産👨‍❤️‍👨生(shēng)變形,從而引(yin)起流量系數(shù)增大而産生(sheng)計量誤差。因(yīn)📐此孔🔞闆的材(cái)質也是保證(zheng)孔闆工作可(ke)靠和計量準(zhǔn)确的一個因(yin)素。用于天然(rán)👣氣計量的孔(kong)闆采制☎️一般(bān)爲:Cr17、Cr18Ni9TiC以及其他(ta)耐酸鋼。
(2)變送(song)器和流量顯(xiǎn)示儀表的精(jing)确度對整套(tao)流量計系統(tǒng)♋的精确🌈度也(ye)很重要。目前(qian)，變送器大多(duo)數采用的都(dōu)是4～20mA信号，顯示(shi)儀表采用數(shu)字信号，隻要(yào)變送器現場(chang)安裝和系統(tong)接地沒有問(wèn)題，整個🌈系統(tong)誤差不會受(shòu)到影👉響。
(3)流量(liàng)積算部分之(zhi)間的誤差，當(dang)溫度、壓力、差(chà)壓、組分等🧡數(shu)據傳到流量(liang)積算器後，積(ji)算器結合已(yǐ)經輸入的節(jie)流裝置基本(běn)信息計💁算流(liú)量，積算器所(suo)安裝的計量(liàng)标準程序主(zhǔ)要有SY/T6143标準、AGA3标(biāo)準、ISO5167标準，在計(jì)量參數一緻(zhì)的情🐉況下，通(tōng)過🥰幾個标準(zhǔn)換算出的中(zhōng)間參數和最(zui)終的計量結(jie)果不超過萬(wàn)分之一。
2.2附加(jiā)誤差
　　如果孔(kong)闆流量計的(de)制造、選型都(dou)嚴格按照标(biao)準執行，而在(zài)安🏒裝和使用(yòng)過程中，沒有(yǒu)嚴格遵守技(jì)術要求執行(hang)，就會造成誤(wu)差，這種誤差(chà)的大小是無(wu)法估計的。但(dan)是通過對造(zào)成誤差因素(sù)的分析，可以(yi)将誤差降低(dī)。
孔闆計量系(xi)統安裝使用(yong)時，必須符合(he)下列技術要(yào)求🌈:
(1)孔闆安裝(zhuang)時，他的開孔(kong)中心和管道(dào)中心軸線同(tong)心💘，而且它♋的(de)📱端面與管道(dao)軸線垂直。
(2)孔(kǒng)闆上下遊側(ce)取壓孔軸線(xiàn)符合距孔闆(pan)上下遊端面(mian)的距離✉️爲25.4±0.8mm的(de)要求(目前國(guo)内絕大部分(fen)取壓方式采(cǎi)用法蘭⚽取壓(ya))。
(3)取壓孔的軸(zhóu)線應與孔闆(pǎn)上下遊側2D計(ji)量管長度的(de)㊙️内圓柱的🐇軸(zhóu)線垂直，取壓(ya)孔的軸線與(yǔ)孔闆兩端面(miàn)🎯向外傾斜角(jiǎo)的夾角不大(dà)于3度。取壓孔(kǒng)直徑不應大(dà)于0.08D。
(4)孔闆安裝(zhuāng)需要前後直(zhí)管段，直管段(duan)的長度必須(xu)滿足标準要(yao)求🛀，必要時安(ān)裝整流器。
(5)導(dao)壓管應采用(yong)耐腐蝕材料(liào)，其内徑不小(xiǎo)于6mm，長度最⛹🏻‍♀️好(hǎo)在16mm以内😍，導壓(yā)管應垂直或(huò)傾斜敷設，起(qi)傾斜度不🔱小(xiǎo)于1:12。
(6)計量氣體(ti)溫度的溫度(du)計最好安裝(zhuāng)在孔闆下遊(you)側直管段以(yi)外🈲的地方，計(jì)算氣量時應(yīng)将此時所測(cè)的氣流🈲溫度(du)換算成孔闆(pǎn)上遊側的氣(qi)流溫度，如果(guǒ)溫度計安裝(zhuang)在孔👨‍❤️‍👨闆上遊(you)側，則溫度計(ji)套管與孔闆(pǎn)之間的直管(guǎn)段長度L應☁️滿(man)足下列規定(ding):當溫度計套(tao)管直徑不大(dà)于🐇0.03D時(D爲計量(liàng)管内徑)，L≥5D;當溫(wen)度計套管直(zhí)徑在0.03D至0.13D範圍(wei)内時(D爲計量(liang)管内徑)，L≥20D。
2.3其他(tā)方面的差
（1）儀(yi)器本身産生(shēng)的誤差
　　孔闆(pan)入口直角銳(rui)利度超出标(biāo)準規定；管徑(jing)尺寸與計算(suan)🔴不🏃‍♂️符；孔闆厚(hou)度誤差；節流(liu)件附件産生(shēng)台階、偏🆚心；孔(kong)🌈闆上遊端面(mian)不😄平整度；環(huán)室尺寸産生(sheng)台階、偏心；取(qu)壓位置不符(fu)合标準；焊接(jiē)、焊縫突出；取(qu)壓孔加工不(bu)規範或堵塞(sāi)；節流件不同(tong)🤟軸度。
（2）安裝誤(wù)差
　　管線布置(zhì)的偏離及取(qǔ)壓管産生積(ji)液，溫度傳感(gǎn)器測溫元件(jian)⛱️距離裝置較(jiào)遠，其主要原(yuán)因是裝置前(qián)後直管段長(zhang)⭐度不能滿足(zu)标🤟準要求。
（3）使(shi)用誤差
　　孔闆(pan)彎曲、變形及(ji)上遊端面沉(chen)積髒物；上遊(yóu)取壓管沉積(ji)髒物；孔闆入(rù)口直角邊緣(yuán)變鈍、破損。
3解(jiě)決天然氣孔(kǒng)闆計量問題(ti)的途徑
3.1依據(jù)标準,加強儀(yi)表的安裝、使(shi)用、維護等管(guan)理,消除人爲(wèi)☔誤💛差
　　孔闆流(liu)量計易于偏(piān)離标準的原(yuan)因，在于儀表(biǎo)本身的工✏️作(zuo)原理⛷️與結構(gòu)特點，儀器自(zì)身誤差是制(zhi)造時産生的(de)，安裝和使用(yong)誤差則是在(zai)安裝時或長(zhang)期使用中由(yóu)于流體✌️介質(zhì)腐蝕和磨損(sǔn)等：天然氣計(ji)量中的存在(zài)問題及解決(jue)方法腐蝕、磨(mó)損、沾污等造(zào)成的。因此，應(yīng)嚴格按技術(shu)要求安裝流(liú)量計量系統(tong)，消除安裝誤(wù)差。在使⭕用過(guò)程中，操作人(rén)員應做好系(xì)統的檢修、維(wei)護、保養工作(zuo)，延長其使用(yòng)壽☔命，減小計(jì)量誤差。同時(shi)，在實際應用(yong)中應強化宣(xuān)貫徹SY/T6143-2004标準力(li)度，标準在附(fù)錄《節流裝置(zhi)在使用中出(chū)現部分偏離(li)标準🔱規定的(de)處理》中規定(dìng)，在實際應用(yòng)中采取🤟在流(liú)出系數C中增(zeng)加二個修正(zheng)系數，即孔闆(pan)入口尖銳度(dù)修正系數👌和(hé)管壁粗糙修(xiu)正系數，或者(zhě)采用可換孔(kong)闆節流裝置(zhì)。因❤️此在天然(ran)氣計量的實(shí)際應㊙️用中應(ying)深入❗研究，正(zheng)确掌握标準(zhǔn)内容，嚴格按(an)标🔞準規定安(an)裝㊙️、使♌用、處理(li)數據，确保天(tian)然氣流量計(jì)量的準确度(dù)滿足生産經(jing)營要求。
3.2正确(que)選用配套的(de)儀表
(1)測量天(tian)然氣流量的(de)标準孔闆節(jiē)流裝置的制(zhi)作應符合♋标(biāo)準🔴要求，配套(tao)的壓力、差壓(ya)及Pt100鉑熱電阻(zǔ)的型号、準确(que)度和量🥰程應(yīng)與現📱場工況(kuàng)條件相匹配(pei)，尤其是流量(liang)積算儀或計(ji)算機系統配(pèi)套軟🏒件及計(ji)量模型，應等(děng)同✌️采用SY/T6143-2004标準(zhun)的計算公💃式(shì)，或近AGAReportNo.3最新版(bǎn)本。
(2)孔闆流量(liàng)計測量範圍(wéi)(量程比)較窄(zhai)，一般爲3∶1或4∶1，但(dàn)可以在🚶孔🏃🏻徑(jìng)比0:1≤β≤0:75範圍内通(tōng)過調整标準(zhun)孔闆的内徑(jìng)來擴大量程(cheng)。但要選擇較(jiào)寬量程比的(de)壓力和差壓(ya)變✨送器，智能(néng)積算系統能(neng)輸入組份實(shi)時計算C值。
(3)現(xian)場安裝條件(jiàn)要求高，往往(wang)無法滿足天(tiān)然氣管網輸(shū)配氣計量🏃‍♀️寬(kuan)量程的需要(yào)。孔闆銳角邊(bian)的磨損、結💛垢(gou)等因素均會(hui)影響計量精(jing)度。需要經常(chang)檢查、清洗孔(kǒng)闆。用♌于貿易(yi)交接計量的(de)測❤️量天然氣(qì)流量和标準(zhǔn)孔闆、壓力和(he)差壓變送器(qì)、溫度變送器(qì)和氣相色譜(pǔ)儀等配套器(qì)具,需按期檢(jiǎn)定。
3.3引用國外(wài)先進技術，加(jiā)快新型流量(liàng)計的開發
　　天(tian)然氣是21世紀(ji)日益重要的(de)一次性能源(yuan)，在天然氣🐕國(guó)👄際貿易🐕中，能(néng)量計量幾乎(hu)已全面取代(dài)傳統的體積(ji)計量，而我國(guo)目前‼️仍采用(yòng)天然氣體積(ji)計量方式。爲(wei)了盡快與國(guó)際接軌，引進(jìn)、消化、吸收近(jìn)幾年發展起(qi)來的天然氣(qì)計量新技術(shù)成爲當務之(zhi)急，使用單位(wei)可以與各科(kē)研究院所聯(lian)合攻關，開🌏展(zhǎn)天然氣能♈量(liang)計量的試驗(yan)工作，并在此(ci)基💁礎上加快(kuai)技術裝備、計(jì)量儀表和計(jì)算方法的标(biāo)準化建設步(bu)伐。爲了加快(kuai)🈲試驗開發的(de)進度，建議引(yǐn)進國外先進(jìn)的在線氣相(xiàng)色譜系統和(he)流量計✂️算機(jī)，在💞消化引進(jìn)技術的基⛹🏻‍♀️礎(chu)上發展适合(he)我國國情的(de)天然氣能量(liàng)計量系統🈲。
4結(jie)論
　　影響孔闆(pan)流量計的計(ji)量誤差因素(sù)很多，如天然(rán)氣的組分影(ying)響⛱️、管道粗糙(cāo)的影響、上下(xià)遊用戶計量(liang)方式不同等(děng)等。因😄此，不✔️僅(jǐn)要解決上述(shù)的幾個問題(tí)，而且還要☀️改(gǎi)進工藝流程(chéng)，加強計量監(jiān)督檢查，提升(shēng)計㊙️量人員的(de)業務水平，熟(shú)悉計量法律(lü)法規及計量(liang)交👅接協議的(de)規定。隻有這(zhè)樣，才能消除(chú)流🙇‍♀️量計的計(jì)量👌附加誤差(chà)，提高标準孔(kong)闆流量計的(de)計量準确⛱️性(xìng)。

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