摘要：從集(ji)輸氣站孔(kǒng)闆流量計(ji) 計量操作(zuò)的角度出(chu)發，在分析(xi)孔闆流量(liàng)計壓差計(ji)量⭐和流量(liàng)測量原理(li)的基礎上(shang)，結合儀表(biǎo)、溫度、壓力(li)及壓差等(děng)對流量的(de)影響🍓，闡述(shu)操作過程(chéng)中，應重視(shì)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻壓力和壓(ya)差對高壓(ya)外🌐輸用戶(hu)的影響，以(yi)及壓差對(dui)低壓外輸(shu)用戶計量(liang)精度的影(ying)響。通過科(ke)學選取合(hé)适的壓差(cha)量程提高(gāo)輸氣計量(liàng)精度，減少(shǎo)不必要的(de)📐損失，實現(xian)計量創效(xiao)的目的。
　　孔(kǒng)闆流量計(ji)由一次裝(zhuang)置(孔闆、取(qǔ)壓裝置和(hé)前後直管(guǎn)段)和㊙️二次(cì)儀表(溫度(dù)傳感器、 壓(yā)力變送器(qi) 、 差壓變送(song)器 和 流量(liang)計 )構成［1］。一(yi)次裝置即(ji)節流裝置(zhi);二次儀表(biǎo)即流量運(yun)算裝置，壓(ya)力和差壓(yā)變送器分(fen)别将節流(liu)裝置中的(de)壓力和壓(yā)差信号轉(zhuǎn)換成标準(zhǔn)直流電流(liu)4～20mA信号，溫度(dù)傳感器将(jiāng)通過節流(liú)裝置的流(liu)體溫度轉(zhuan)♌換成電阻(zǔ)信号，流量(liang)積算儀将(jiāng)前三者信(xin)号進行充(chōng)分運算得(dé)出❓計量流(liú)量。
　　由于孔(kong)闆流量計(ji)工序簡單(dan)、計量可靠(kao)而且成本(ben)不👈高，在氣(qì)體、液體和(hé)蒸汽流量(liang)計量中被(bei)廣泛應用(yong)。特别是在(zài)天然氣計(ji)量交易過(guò)程中，孔闆(pǎn)流量計的(de)應用占90%以(yi)上。爲此✊，針(zhēn)對孔闆計(jì)量方法形(xing)成一套天(tiān)然氣流量(liang)計量标準(zhun)SY/T6143-1996［2］，目的就是(shi)要按照标(biāo)準🈲要求安(an)裝孔闆計(jì)量設💘備并(bing)規範操作(zuò)，把系統和(hé)不确定性(xìng)誤差控制(zhì)在允許的(de)範圍之内(nei)。
　　從集輸氣(qi)站計量的(de)角度出發(fā)，重點闡述(shu)加強管理(li)和操作、提(ti)☂️高🐕計量精(jīng)度的方法(fa)，并以大嶺(ling)集輸氣站(zhàn)3個管道用(yong)戶端爲研(yán)💯究對象，在(zai)分析溫度(du)、壓力及壓(yā)差等各要(yào)素對流量(liang)影響的基(jī)礎上，定量(liang)研究各要(yào)素對計量(liang)精度的影(yǐng)響，以得到(dao)🏒提高孔闆(pan)⭕流量計計(jì)量精度的(de)方法。
1孔闆(pan)流量計的(de)結構和測(cè)量原理
　　孔(kong)闆流量計(jì)的結構相(xiàng)對簡單，安(an)裝時在輸(shū)氣管道裏(lǐ)放☁️入一個(ge)與管軸垂(chuí)直的圓孔(kǒng)金屬闆(即(ji)孔闆)，作爲(wei)壓👅差計量(liàng)的節流元(yuán)件，孔闆中(zhong)心要與管(guan)道中心👈線(xiàn)一緻，但根(gēn)據孔闆裝(zhuang)置取壓方(fāng)式的差異(yì)，分爲法蘭(lan)取壓孔闆(pan)(圖1)和角接(jie)取壓孔闆(pan)。不同的是(shì)法蘭取壓(yā)在孔闆上(shang)遊和下遊(you)各有一個(ge)放置測壓(ya)管的取壓(ya)孔，通過測(ce)壓管測出(chu)管道内上(shang)、下遊的壓(ya)力得出🌂壓(ya)差，進而計(ji)算流量;角(jiǎo)接取壓孔(kǒng)闆♈可以單(dān)獨鑽孔取(qu)💋壓或環隙(xi)取壓，原👉理(li)與法蘭取(qu)壓孔🎯闆相(xiàng)似。

D———測(ce)量管道内(nèi)徑;d———工作條(tiao)件下孔闆(pan)開孔直徑(jing);E———孔闆厚度(du);e———孔闆開孔(kǒng)厚度;lt———上遊(yóu)取壓孔間(jiān)距;t2———下遊取(qǔ)壓孔間距(jù);φ———取壓孔直(zhí)徑;F———孔闆斜(xie)角👈
　　天然氣(qi)流經孔闆(pǎn)時，流束局(ju)部收縮，流(liú)速加快，靜(jing)壓力👉降低(dī)，在孔闆前(qian)後形成壓(yā)差。孔闆的(de)流量測量(liang)以氣流的(de)流速越☔大(dà)壓差就會(hui)越大爲依(yi)據，它們之(zhi)間符合能(neng)量守恒定(dìng)律和👌流體(ti)連續性方(fāng)程。李長俊(jun)和張永紅(hóng)對天然氣(qì)流量計算(suan)進📧行了詳(xiáng)細的推導(dǎo)［3，4］，得到了天(tian)然氣體積(jī)流量Qn計算(suan)公：

　　其中，秒(miǎo)計量系數(shù)An(3.1794×10－6)、流出系數(shu)C、漸進速度(du)系數E、孔闆(pan)開孔直徑(jìng)d、超壓縮因(yin)子FZ和流動(dong)溫度系數(shù)FT均可看作(zuo)常數;p1爲孔(kǒng)闆上遊絕(jue)對靜壓;Δp爲(wei)孔闆前後(hou)壓差;FG爲相(xiang)對密度系(xi)數;ε爲可膨(péng)脹系數。可(kě)以看出，氣(qì)體的體積(ji)流量與d、p1和(he)Δp有關。
2影響(xiang)流量計量(liàng)的因素
　　對(dui)集輸氣站(zhan)來說，計量(liàng)因素主要(yao)受控于計(jì)量設備、氣(qì)源性質和(hé)輸氣條件(jian)。其中計量(liang)設備的影(ying)響誤差相(xiang)對固定，且(qiě)在😘允許範(fan)圍之内。氣(qì)源性質包(bao)括密度、壓(ya)縮因子等(děng)受氣體差(cha)異和含飽(bǎo)和水(油)的(de)影響，隻🍓要(yao)加強管♋理(li)、規範操📧作(zuo)、準确掌握(wò)其密度變(bian)化并做好(hao)氣液分離(lí)，這類誤差(cha)也能得到(dào)有效控制(zhì)。這樣式(1)可(ke)以進一步(bù)簡化爲:
其(qi)中，Kn爲孔闆(pan)流量計常(cháng)規參數修(xiū)正系數，

　　基(ji)于大嶺集(jí)輸氣站的(de)工作經驗(yan)，結合輸氣(qi)計量的溫(wēn)度、壓力、壓(yā)差和流量(liang)數據進行(háng)研究。大嶺(lǐng)集輸氣站(zhàn)2010年建成并(bing)投産，設計(ji)輸氣能力(lì)每天254萬方(fāng)，氣源來自(zì)八屋氣站(zhàn)，2016年供氣用(yong)戶3個，其中(zhōng)高壓部分(fen)經分離器(qi)過濾直接(jiē)供給吉林(lin)銷售CNG大嶺(lǐng)站，另一部(bu)分經分離(lí)器過濾、水(shui)套爐和調(diào)壓撬調壓(yā)後供給長(zhang)燃和長天(tian)，夏天最低(dī)日輸氣5萬(wàn)方，冬季最(zuì)高日輸氣(qi)88萬方，全✍️年(nián)外輸天然(ran)氣近🏒2億方(fang)，承擔着分(fèn)公司近三(sān)分之一的(de)輸氣任務(wù)。下面以✨CNG、長(zhǎng)天和長燃(rán)供氣用戶(hù)(管道公🈲稱(chēng)直徑分别(bié)爲100、150、200mm)爲例進(jin)行說明✌️。
2.1不(bú)同孔闆結(jié)構對Kn的影(yǐng)響
　　選取CNG、長(zhang)天和長燃(rán)用戶用氣(qi)穩定時間(jian)段的輸氣(qì)數據進行(hang)分析，以天(tiān)然氣體積(ji)流量Qn爲縱(zong)坐标，溫壓(yā)梯🌈度變化(hua)參數3600′爲橫(héng)坐标，得出(chu)3個用戶計(ji)量設備的(de)Kn'存在差異(yi)(Kn'=Kn/3600)，經拟合發(fa)現(圖2、表1)，在(zài)不同條件(jian)下，CNG用戶Kn'值(zhi)誤差小于(yu)2%，長天用戶(hù)Kn'值誤差小(xiǎo)于3%，長燃用(yòng)♈戶Kn'值誤差(chà)小于5%，可以(yǐ)明确的是(shi)輸氣壓力(lì)越高流量(liang)波動越小(xiao)，Kn'值誤差就(jiù)越小，Kn值誤(wù)差也就越(yue)小。但從誤(wù)差範圍看(kàn)，一套标準(zhǔn)計量設備(bei)引起的計(ji)量誤差在(zai)允許範圍(wéi)内。因此，集(jí)輸氣站可(ke)通過計😘算(suan)不同管道(dao)孔闆😘計量(liàng)的Kn，簡化生(shēng)産過程中(zhong)的流量計(jì)算過程，從(cóng)而結合輸(shū)氣任務動(dong)态地做♉好(hao)計量操作(zuo)，完成輸氣(qi)任務。


2.2溫度、壓(yā)力和壓差(chà)對輸氣計(ji)量的影響(xiang)
　　同一計量(liàng)設備常數(shù)Kn一定，對流(liu)量有影響(xiǎng)的有溫度(du)、壓力和壓(ya)差3個參數(shu)。表2列出了(le)同一用戶(hu)計量過程(chéng)中兩個參(cān)數相同另(ling)一個不同(tong)時的流量(liàng)變化，可以(yǐ)看出，當兩(liang)個參數相(xiàng)同時，溫度(dù)變化對流(liú)量的改變(biàn)是有限的(de)，而壓力和(he)壓差的波(bo)動對流量(liàng)🧡的影響比(bi)🏃🏻較大。對于(yu)高壓外輸(shu)用戶CNG來說(shuo)，進站壓力(li)受氣源供(gòng)氣與站内(nèi)輸氣的雙(shuāng)重影響，波(bo)動較大，但(dàn)它與壓差(chà)🚶共同影響(xiang)着流量，是(shi)高壓外輸(shū)用戶最主(zhu)要的兩個(ge)參數;而對(duì)于調壓外(wai)🤞輸用戶長(zhǎng)天和長燃(ran)來說，由于(yu)有調壓撬(qiào)進行壓力(li)調節，因此(ci)壓力波動(dòng)範圍顯著(zhe)😘變小，這樣(yàng)壓差就成(chéng)爲了反映(ying)流量的最(zui)主要參數(shu)。

3根據壓差(chà)選擇合适(shì)的量程
　　對(duì)集輸氣站(zhan)來說，除了(le)加強管理(li)和規範操(cāo)作外，結合(he)壓差選擇(ze)好孔闆的(de)量程成爲(wei)提高孔闆(pan)流量計計(jì)量精度的(de)關鍵。在輸(shu)氣過程中(zhong)，用戶在不(bu)同時間段(duan)和不✍️同季(ji)節的用氣(qì)需求是變(bian)化的，更換(huàn)孔闆的👈方(fāng)法比較直(zhi)接。但是❗如(ru)果需要經(jīng)常更換，會(hui)因孔闆🏃🏻‍♂️有(yǒu)限和頻繁(fán)操作而不(bú)現實，并且(qie)更換孔闆(pǎn)的過程🐇就(jiu)會影響計(jì)⭐量精度，這(zhè)時就要考(kao)慮調節計(jì)量量程，具(jù)體方法👄有(you)以下🈲兩種(zhong)。
3.1選取合适(shì)的孔闆量(liàng)程
　　對于CNG高(gao)壓外輸用(yòng)戶，從表1數(shu)據來看，最(zui)大壓差爲(wèi)22kPa，但在選✂️擇(zé)壓差量程(cheng)時，不能完(wán)全以統計(ji)的最大壓(yā)差爲依據(jù)，因爲外輸(shū)壓力的變(biàn)化不受集(ji)輸氣站控(kong)制，需要根(gēn)據具體情(qíng)況進一步(bu)計算，如最(zuì)大瞬時流(liú)量值爲15000m3/h，但(dan)進站壓力(lì)爲1.5、5.4MPa時，最大(dà)壓差分别(bie)爲73、20kPa(實際統(tong)計數據)，考(kao)慮到數據(jù)的有限性(xìng)，因此最大(dà)壓差量程(chéng)範圍選擇(ze)0～100kPa爲宜。對于(yu)低壓用戶(hu)來說，以長(zhǎng)天爲例，當(dāng)最大瞬時(shí)流量爲15000m3/h，進(jin)站壓力爲(wei)0.7、1.2MPa時，最大壓(yā)差分别爲(wei)36、18kPa(實際統計(jì)數據)，最大(dà)壓🔞差量程(chéng)範圍爲0～60kPa即(ji)可滿足;當(dāng)最大瞬時(shi)流量爲23000m3/h，進(jin)站壓⛹🏻‍♀️力爲(wèi)0.8、1.1MPa時，最大壓(ya)差分别爲(wei)80、52kPa(實🍉際統計(jì)數據)，最大(da)壓差量程(chéng)範圍爲0～100kPa即(jí)可滿足。
3.2動(dòng)态調節孔(kong)闆量程範(fan)圍
　　當集輸(shū)氣站某一(yi)時期輸氣(qi)量減少或(huò)加大，更換(huan)孔闆又不(bú)現實👌時，可(ke)以考慮動(dòng)态調節孔(kǒng)闆量程。
　　如(ru)長燃用戶(hu)，原最大壓(ya)差Δp1設定爲(wei)100kPa，由于用氣(qì)淡季到來(lai)🔴，持續一段(duàn)時間内最(zuì)大流量不(bu)超過18000m3/h，溫度(dù)爲5～12℃、壓力爲(wèi)0.9～1.0MPa，壓差不大(da)于42kPa，爲了計(jì)量準确，将(jiang)最大壓差(cha)調整爲70kPa就(jiù)能滿足要(yào)求❓。同時要(yao)校驗儀表(biǎo)，使它符合(hé)JB/T10564-2006［5］的規定，最(zui)大流量Qn1爲(wei)30000m3/h，壓差需🎯降(jiàng)爲70kPa，最大流(liu)量需降爲(wei)25000m3/h。由Δp1/Δp2=(Qn1/Qn2)2(Δp2爲實🛀🏻際(jì)最大壓差(cha))可知最大(dà)壓差降爲(wèi)70kPa時，實際最(zuì)大流量⛷️Qn2'=25100m3/h，這(zhè)時模拟電(diàn)流值應滿(man)足25100/25000=(20－4)/(In2'－4)，In2'的值爲(wei)19.94mA，即在電流(liú)信号記💜錄(lu)儀制式爲(wèi)4～20mA的情況下(xia)，原參數爲(wei)20mA時，每小時(shí)走字1000個🐆，調(diào)整後爲19.94mA走(zǒu)字1000個，但積(jī)算儀滿刻(kè)度爲🌈20mA，就需(xū)計算出調(diao)整後20mA對應(ying)的走字數(shu)爲每小時(shí)1004字，作爲校(xiao)驗🏃🏻‍♂️儀表❤️的(de)參考［6］，即(20－4)/(19.94－4)=Sn2/1000(Sn2爲(wèi)積算⁉️儀滿(man)刻度時走(zou)的字數)。
4結(jié)束語
　　在集(jí)輸氣站計(jì)量過程中(zhong)，要想提高(gao)孔闆流量(liang)計的計量(liàng)精度，就要(yào)加強管理(li)并規範操(cao)作。除了按(an)照标準進(jin)行孔闆計(ji)量設備的(de)安裝并做(zuò)好維護和(he)運行外，還(hai)要㊙️做好孔(kǒng)闆計量⛱️的(de)科學操作(zuo)，正确使用(yòng)孔闆流量(liàng)計。
　　管理和(hé)操作上要(yào)重視對氣(qi)源的掌握(wo)和跟蹤，不(bú)同氣田的(de)天然氣密(mi)度存在差(cha)異，集輸氣(qi)站氣源不(bu)單一時，輸(shū)氣密度不(bú)能保持長(zhǎng)期穩定不(bu)變，因此，建(jiàn)議集輸氣(qì)站要建立(lì)氣樣取樣(yang)台📧賬記錄(lù)和規範要(yào)求，定期根(gen)據實測校(xiao)正天然氣(qì)密✂️度。同時(shí)，加強分離(lí)器的使用(yòng)和保養，做(zuò)好排液，确(què)保氣水(油(yóu))進站後能(néng)夠有效分(fèn)離，避免因(yin)天然氣中(zhong)含有飽和(hé)水造成🌐的(de)計量誤差(cha)。計量上要(yao)做好技術(shu)調控，對于(yú)高壓外輸(shu)用戶要重(zhong)點考慮壓(ya)力和壓差(cha)兩個因素(sù)，同⭕時壓差(chà)量⁉️程選取(qǔ)時🈲要充分(fèn)考慮到壓(ya)力波動的(de)影響。對于(yu)低🚶‍♀️壓外輸(shu)用戶，因爲(wèi)✍️壓力波動(dong)範圍小，壓(yā)差爲最主(zhǔ)要因素，最(zui)大壓差變(biàn)化在量❤️程(chéng)合理範圍(wéi)即可。總之(zhi)，從💃提高集(jí)輸氣站操(cāo)作計量精(jing)度來看，要(yao)充分考慮(lǜ)高壓外輸(shū)和📐低壓外(wài)輸用戶的(de)區别，加強(qiáng)管理，規範(fan)操作，科學(xué)選擇壓差(chà)量程，使集(jí)輸氣站的(de)孔闆計量(liang)更加精确(què)。

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