摘(zhai)要：随着(zhe)世界天(tiān)然氣工(gōng)業的迅(xùn)速發展(zhan)，天然氣(qi)貿易的(de)頻繁，對(duì)天然氣(qi)的準确(què)計量要(yào)求越來(lai)越高。目(mu)前國内(nei)孔闆流(liu)量計 占(zhan)90%以上，而(er)影響該(gai)流量計(ji) 計量精(jīng)度的因(yin)素很多(duo)，包括流(liú)體特性(xìng)、儀表性(xìng)能、安裝(zhuāng)、環境條(tiáo)件等方(fāng)面，要解(jiě)決或減(jian)少這些(xiē)影響因(yīn)素☔，必須(xū)☀️加強管(guǎn)理🔴、正确(què)選用儀(yi)表及加(jia)強技術(shù)培訓，提(ti)高人員(yuan)素質。
1前(qian)言
　　天然(rán)氣在世(shì)界能源(yuan)結構中(zhong)所占的(de)比例不(bú)斷上升(shēng)，據統⚽計(ji)1970年爲17.7%，1980年(nián)爲18.8%，1990年爲(wèi)21.5%，2000年爲22.3%，預(yù)計2010年爲(wei)24.3%。目前天(tian)然氣的(de)年産量(liàng)已達到(dào)2.3×104億m3左右(yòu)。天然氣(qì)的産區(qū)與其消(xiāo)費🔱地區(qu)之🌍間的(de)距離就(jiu)決💋定了(le)此項能(neng)源的國(guó)際貿易(yi)量頗大(da)，20世紀90年(nián)代以來(lái)此數字(zi)不斷上(shàng)升，現已(yǐ)達到4200億(yì)m3/a，其中75%以(yi)上由管(guan)道輸送(sòng)🌐，其餘則(ze)爲液化(huà)天然氣(qì)。我國是(shi)天然氣(qi)資🔱源豐(fēng)富的國(guo)家之一(yī)，天然氣(qi)遠景儲(chǔ)量約達(da)38×104億⚽m3，其中(zhong)陸上占(zhan)79%，海上占(zhàn)21%。天然氣(qi)的生産(chan)、利用過(guò)程是一(yi)個流程(cheng)複雜、規(gui)模大、速(sù)度快且(qiě)連續運(yun)行的系(xi)統。在這(zhe)個系統(tǒng)中，無論(lùn)是在井(jǐng)場、集氣(qì)站、配氣(qì)♋站，還是(shì)在使用(yòng)者家庭(tíng)都♋可見(jian)到用于(yú)不同目(mu)的的各(gè)種流量(liang)測☂️量儀(yí)表。其計(jì)量的準(zhǔn)确與否(fǒu)受到人(rén)們☔的普(pu)遍重視(shi)，因此計(ji)量的精(jīng)度👅是👣選(xuan)擇任何(hé)類型的(de)流量計(ji)都必須(xu)考慮的(de)重要指(zhǐ)标。在實(shi)際應用(yòng)中，影響(xiang)流量計(jì)計量精(jīng)度的因(yīn)素很多(duo)。
2目前孔(kǒng)闆流量(liang)計計量(liàng)中存在(zài)的問題(ti)
　　流量計(ji)量儀表(biao)品種多(duō)，計算模(mo)型五花(hua)八門，如(ru) 标準孔(kong)闆流量(liàng)計 、 渦街(jie)流量計(jì) 、 漩渦流(liú)量計 、 超(chao)聲波流(liu)量計 等(děng)，除了标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)外，餘者(zhe)皆缺乏(fa)必要的(de)标準或(huò)❓規範支(zhī)持。
　　孔闆(pan)流量計(jì)在20世紀(jì)初即使(shi)用于天(tiān)然氣流(liu)量測量(liang)，經過一(yi)個世紀(jì)的漫長(zhǎng)發展過(guò)程，它已(yi)成爲全(quán)世界⭐最(zui)主要的(de)天然氣(qi)流🏒量計(ji)🈲。據估計(jì)，目前在(zai)國外它(tā)約占60%，而(ér)在‼️國内(nèi)占90%以上(shàng)。美國AGA（美(měi)國✔️燃氣(qì)協會）No.3報(bào)告(孔闆(pan)流量計(ji)計量天(tiān)然氣及(jí)其它烴(tīng)類流體(tǐ))就👄是針(zhēn)對天然(rán)氣計量(liang)的标準(zhun)，從中可(kě)知，孔闆(pǎn)流量計(ji)測量天(tian)然氣流(liu)量已經(jing)進行過(guò)非常深(shen)入細緻(zhi)的研究(jiu)試驗，積(ji)累了豐(feng)富的實(shí)踐經驗(yàn)，在量的(de)基礎上(shang)産生了(le)質的飛(fei)躍，其标(biao)志就是(shi)标🤟準化(hua)——用标準(zhǔn)孔闆流(liú)量計，可(kě)以無須(xu)校準而(er)确定信(xìn)号(差壓(ya))與🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量(liàng)的關系(xì)，并估算(suàn)其測量(liàng)誤差，目(mù)前在全(quán)部流量(liàng)計中它(tā)是唯一(yī)達到此(ci)标準的(de)。
　　孔闆流(liu)量計的(de)主要特(tè)點爲結(jié)構易于(yú)複制、簡(jiǎn)單牢固(gu)、性能穩(wěn)定可靠(kao)、使用期(qī)限長、價(jia)格低等(deng)。整套流(liú)量計由(yóu)節流裝(zhuang)置、 差壓(ya)變送器(qì) 和流量(liang)顯示儀(yí)(或流量(liàng)計算機(ji))組成。它(tā)們可以(yi)分别由(yóu)不同廠(chang)家🌂生産(chǎn)，易于形(xing)成規模(mó)生産、經(jīng)濟效益(yi)高，各部(bù)分組合(hé)非常靈(ling)活，即使(shi)目前推(tui)出的 一(yi)體化孔(kong)闆流量(liàng)計 ，亦可(kě)分開生(shēng)産，再靈(líng)活組裝(zhuang)。
　　在現場(chang)惡劣工(gōng)作條件(jian)下，節流(liú)裝置與(yǔ)差壓變(bian)送器及(jí)其連🔴接(jiē)部分的(de)引壓管(guan)線是使(shǐ)用維護(hu)的重點(dian)。《天然氣(qì)流量的(de)标準孔(kǒng)闆計量(liang)方法》(SY/6143-1996)中(zhōng)指出，天(tiān)然氣從(cong)地層中(zhong)開采出(chū)來，雖經(jing)‼️分離、除(chú)塵和過(guò)濾，因其(qí)所含成(chéng)份十分(fèn)複雜，從(cóng)單井計(jì)算、集氣(qì)計量到(dao)配氣計(ji)量📐，氣體(ti)組分不(bú)同，所以(yǐ)節流⭐裝(zhuang)置在使(shǐ)用中所(suo)受到的(de)腐蝕亦(yi)各不相(xiàng)同。特别(bié)對孔闆(pan)直角入(ru)口邊緣(yuan)和測量(liang)管内壁(bì)的沖刷(shua)、腐蝕尤(yóu)爲嚴重(zhòng)，這将影(ying)響孔闆(pǎn)直🧑🏾‍🤝‍🧑🏼角👣入(ru)口邊緣(yuán)弧半徑(jìng)✔️和測量(liàng)管内壁(bi)的相對(dui)粗糙度(du)，流出系(xì)數🔞發生(shēng)變化，流(liú)量測量(liang)不确定(dìng)度超出(chū)估計❓數(shu)。輸出信(xin)号爲模(mo)拟信号(hào)，重複性(xìng)不高，對(dui)整套流(liu)量🐅計的(de)精度影(yǐng)響因素(sù)多且🔆錯(cuo)綜複雜(za)，因此精(jing)度提高(gao)的難度(dù)很大。
2.1被(bèi)測流體(ti)特性的(de)影響
　　由(yóu)于天然(rán)氣本身(shēn)的性質(zhì)，會随着(zhe)外界環(huan)境溫度(du)的變❄️化(huà)而發生(sheng)⛷️複雜的(de)變化，從(cong)而影響(xiǎng)流量計(ji)的測量(liang)👣精度。對(dui)于天然(ran)氣的測(ce)量，必須(xu)首先确(què)定天然(ran)氣的工(gōng)作溫度(du)和壓力(lì)，以免造(zao)成密度(dù)和壓縮(suō)系數的(de)過大變(biàn)化。低密(mì)度氣體(tǐ)對某些(xie)測㊙️量方(fang)法呈現(xiàn)困難，此(ci)🐕時就要(yao)改變所(suǒ)選擇的(de)測量方(fang)法，或者(zhě)進行溫(wen)度和(或(huò))壓力修(xiū)正，以保(bao)證測量(liang)精度。在(zai)評估流(liú)量計的(de)适應性(xìng)時，還要(yào)掌握氣(qì)體的溫(wen)度—粘度(du)特性，雖(sui)然氣體(tǐ)的粘度(dù)随溫度(du)和壓力(lì)變化較(jiao)小，但是(shi)對流量(liàng)計量的(de)精度還(hai)💋是有一(yī)定的影(ying)響。
　　在礦(kuàng)場計量(liang)或測量(liang)含有雜(za)質的天(tian)然氣時(shi)，雜質會(huì)腐蝕儀(yí)🔅表接觸(chu)件，使接(jiē)觸表面(miàn)結垢或(huo)析出結(jié)晶，減小(xiao)活動部(bu)件的間(jiān)隙，從而(er)改變流(liu)量計使(shi)用性能(neng)參數，降(jiang)低敏感(gan)元件的(de)靈敏度(dù)或🛀🏻測量(liang)性🛀能，影(yǐng)響計量(liang)精度。
　　對(dui)于油田(tián)濕氣(伴(ban)生氣)，其(qi)中含有(yǒu)大量飽(bǎo)和水蒸(zhēng)氣，溫度(dù)降低時(shí)有水凝(níng)結；分離(lí)不淨的(de)濕氣含(han)有油滴(di)或油污(wu)，屬髒污(wū)介質；間(jian)斷🔞計量(liang)，将有油(yóu)、水沉積(jī)在管線(xian)内。它們(men)均屬于(yu)多組分(fen)流動，計(ji)量時應(ying)謹慎對(duì)待🤩[1]。經驗(yàn)表明🤟，單(dan)相通用(yong)🥵流量儀(yí)表㊙️用于(yú)多組分(fèn)或多相(xiang)🚩流體，測(cè)量性能(néng)會改變(bian)(或大幅(fu)度改變(bian)💃🏻)。單相流(liú)動的🌈氣(qi)體有時(shí)也會呈(cheng)現雙相(xiàng)，例如濕(shi)氣中水(shuǐ)微粒随(suí)着🍓天然(rán)氣流動(dòng)，環境溫(wēn)度或天(tiān)然氣壓(ya)力偏離(lí)原定狀(zhuang)❤️态🙇🏻，儀表(biao)就可能(neng)不适應(yīng)。測量氣(qì)液雙相(xiang)流時盡(jin)可能采(cai)用分離(li)後分相(xiang)測量👅，以(yi)保證最(zui)小測量(liang)不确定(dìng)度，然而(ér)在有些(xie)場合這(zhè)種方🆚法(fa)并不切(qiē)實可🌈行(hang)或不符(fu)合要求(qiu)[2]。
2.2儀表性(xing)能的影(yǐng)響
　　孔闆(pan)流量計(jì)本身引(yǐn)起的誤(wù)差原因(yīn)主要有(you)：孔闆入(ru)口直角(jiao)銳⭐利度(dù)，管徑尺(chǐ)寸與計(jì)算不符(fu)，孔闆厚(hòu)度誤✔️差(cha)，節流件(jian)附件産(chǎn)生台階(jie)、偏心，孔(kong)闆上遊(you)端面平(ping)度🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，環室(shi)尺寸産(chan)生台階(jiē)、偏心，取(qǔ)壓🤟位置(zhi)，焊縫突(tū)出，取壓(yā)孔加工(gōng)不🌈規範(fan)或堵塞(sāi)及節流(liu)件不同(tóng)軸度等(děng)等。這些(xie)因素都(dou)有可能(neng)影響孔(kong)闆的重(zhòng)複性，重(zhong)複性是(shì)由儀器(qi)本身原(yuán)理與制(zhì)造質量(liàng)所💘決定(ding)，它在過(guo)程控制(zhì)應用中(zhōng)是重要(yao)的指标(biao)。而精度(du)除取決(jué)于重複(fu)性外☎️，尚(shang)與量值(zhi)标定系(xi)統有關(guan)。在實際(ji)應用中(zhōng)⛷️，儀表優(yōu)良👄的重(zhong)複性被(bei)許多因(yīn)素包括(kuò)流體粘(zhān)度、密度(dù)等變化(hua)所幹擾(rǎo)，都會影(yǐng)響🌂測量(liang)精度。若(ruò)儀表輸(shū)出特性(xing)是非💔線(xian)性的，則(ze)這種影(yǐng)響更爲(wei)突出。
　　流(liu)量儀表(biao)輸出主(zhǔ)要有線(xiàn)性和平(píng)方根非(fēi)線性兩(liang)種。大部(bù)分🈲流🌈量(liàng)儀表的(de)非線性(xing)誤差不(bú)列出單(dan)獨指标(biāo)♉，而包‼️含(hán)在基本(běn)🐆誤差💜内(nei)。然🈲而對(duì)于寬流(liu)量範圍(wei)脈沖輸(shū)出用🏃作(zuo)總量積(ji)算的儀(yí)表，線性(xìng)度是一(yi)個重要(yào)指标，使(shǐ)有可能(néng)在流量(liàng)範圍内(nèi)用同一(yī)個儀表(biao)常數，線(xiàn)🛀🏻性度差(cha)就要降(jiang)低儀表(biǎo)精度。
　　用(yong)于脈動(dòng)流動場(chang)所，應注(zhu)意儀表(biao)對流動(dòng)階躍變(biàn)化🌏的響(xiǎng)應。有💔些(xie)使用場(chǎng)所要求(qiu)儀表輸(shu)出跟随(suí)流動變(bian)化，而另(ling)一些爲(wèi)獲得綜(zong)合平均(jun)值隻要(yao)求有較(jiao)慢響應(ying)的輸出(chū)。瞬态響(xiǎng)應(transientresponse)常以(yi)時間😍常(cháng)數或響(xiang)應頻率(lǜ)表示，其(qí)值前者(zhě)從幾毫(hao)秒到幾(ji)秒，後者(zhe)在數百(bǎi)赫茲以(yǐ)下，配用(yòng)顯示儀(yí)表可能(néng)相當大(da)地延長(zhǎng)㊙️響應時(shí)間。Redmedloc認爲(wèi)儀表的(de)流量上(shang)升和下(xia)降的動(dòng)态響應(yīng)不對稱(cheng)會急劇(ju)增加測(cè)量誤差(chà)[3]。
2.3流量計(jì)安裝的(de)影響
　　管(guǎn)線布置(zhì)的偏離(lí)造成的(de)安裝誤(wù)差是普(pu)遍性的(de)，其主要(yao)原因是(shì)現場不(bú)能滿足(zu)直管段(duàn)要求的(de)長度。在(zài)流量計(ji)安裝時(shí)首先應(ying)考💃🏻慮管(guan)道的布(bù)置和天(tian)然氣的(de)流動方(fāng)向，有些(xiē)雖然✉️是(shi)能雙🚶‍♀️向(xiàng)工作的(de)儀表，在(zài)安裝時(shi)也要考(kao)慮正向(xiang)🍉和反向(xiang)之🥰間測(ce)量性能(néng)是否存(cun)☔在差異(yì)。
　　大部分(fèn)流量計(jì)儀表或(huò)多或少(shao)會受進(jin)口流動(dong)狀況的(de)影響，因(yīn)而必須(xū)保證測(ce)量流體(tǐ)的良好(hao)流動狀(zhuang)況。輸送(sòng)⭐管道上(shàng)安裝的(de)定排量(liang)泵、往複(fú)式壓縮(suo)機、振蕩(dàng)着的閥(fá)🚶‍♀️或調節(jiē)器等都(dōu)是常見(jian)的脈動(dong)源，上遊(yóu)管道布(bù)置和阻(zǔ)流件會(hui)引起流(liú)動擾‼️動(dòng)，另外管(guǎn)道直徑(jìng)和☎️方向(xiang)的急劇(ju)改變等(děng)不良布(bu)置，都會(hui)産生脈(mò)動，流量(liàng)計來不(bu)及跟随(sui)記錄脈(mò)動擾動(dong)，帶來測(ce)量誤差(chà)。因此應(yīng)考慮在(zài)儀表前(qián)後管道(dao)安裝支(zhī)撐✨件。雖(suī)然脈動(dòng)緩沖器(qì)可清除(chú)或減小(xiao)泵與壓(ya)縮機的(de)影✨響，然(ran)而流量(liang)計還是(shi)應盡可(ke)能避開(kai)振動或(huò)振動源(yuan)爲好[3]。
　　流(liú)量計的(de)信号輸(shū)出顯示(shi)有流量(liàng)(體積流(liu)量或質(zhi)量流量(liàng)🌈)、總量、平(ping)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼均流速(su)、點流速(su)幾種，亦(yì)可分爲(wei)模拟量(liàng)(電流或(huò)電壓)和(hé)脈沖💃🏻量(liang)。目前大(da)部分儀(yí)表系統(tong)，在儀表(biǎo)上或其(qi)附近💛結(jié)合着電(diàn)子設備(bèi)。大功率(lü)電源不(bú)僅🔴會使(shi)儀表輸(shu)出脈沖(chong)波動，還(hai)會影響(xiǎng)儀表工(gong)作性能(neng)，如 電磁(cí)流量計(ji) 的磁場(chǎng)被畸變(bian)，影響測(ce)量精度(dù)。因此電(diàn)氣連接(jiē)應有抗(kang)雜散‼️電(dian)平幹擾(rǎo)的能力(li)，并且信(xìn)号電纜(lan)應盡可(ke)能遠離(li)⚽電力電(diàn)纜和電(dian)力源，将(jiang)電磁幹(gàn)擾和射(shè)頻幹擾(rǎo)降至最(zui)低水平(ping)。
2.4環境條(tiáo)件方面(miàn)的影響(xiǎng)
　　因所使(shǐ)用環境(jìng)條件不(bú)同于預(yu)期的，使(shǐ)儀表的(de)一些性(xìng)能參🧑🏽‍🤝‍🧑🏻數(shù)和硬件(jian)方面也(yě)随之發(fā)生了改(gǎi)變，從而(er)會💚改變(bian)流量計(jì)測量結(jié)果。例🔴如(rú)：環境溫(wēn)度或介(jie)質溫度(dù)的急劇(ju)✨變化引(yin)起濕度(du)的變化(huà)，高濕度(dù)會加速(su)大氣腐(fǔ)蝕和電(diàn)解腐蝕(shí)并降低(di)電氣絕(jue)緣，低濕(shi)度則容(róng)易🔴産生(shēng)靜電。
　　儀(yi)表的電(diàn)子部件(jian)和某些(xiē)儀表流(liu)量檢測(cè)部分易(yi)受環境(jing)溫度變(biàn)化影響(xiang)。例如，儀(yi)表尺寸(cùn)變化，通(tong)過儀表(biǎo)殼體傳(chuán)熱改變(bian)流體密(mi)度和粘(zhān)度等，影(yǐng)響到顯(xian)示儀表(biao)電子元(yuán)件時，将(jiāng)降低🤟測(cè)量精度(du)。
　　此外，影(yǐng)響孔闆(pan)流量計(jì)計量的(de)因素還(hái)有氣體(ti)流速造(zao)成雷諾(nuo)數範圍(wéi)不符合(he)标準規(gui)定、管道(dào)粗糙度(dù)影響等(deng)。
3解決孔(kong)闆流量(liàng)計計量(liang)問題的(de)途徑
3.1加(jia)強管理(lǐ)，提高人(ren)員素質(zhi)
　　孔闆流(liu)量計易(yì)于偏離(li)标準的(de)原因在(zai)于儀表(biǎo)本身的(de)工作原(yuán)理與結(jie)構特點(dian)，儀器自(zi)身誤差(cha)是制造(zào)時🎯産生(sheng)☔的，安裝(zhuang)和使用(yòng)誤差則(zé)是在安(ān)裝時或(huò)長期使(shi)🔴用中由(yóu)📐于流體(tǐ)介質腐(fǔ)蝕、磨損(sǔn)、沾污等(deng)造成的(de)。因此，應(ying)嚴格按(àn)技術要(yao)求安裝(zhuāng)流量計(ji)量系統(tong)🔅，消除安(ān)裝🔆誤差(chà)。在使用(yong)過程中(zhōng)，操作人(rén)員應做(zuò)好🐆系統(tǒng)的檢修(xiu)🔞、維護、保(bǎo)養工作(zuo)，延長其(qi)使用壽(shou)💋命，減小(xiǎo)計量誤(wù)差。同時(shi)，在實際(jì)應用中(zhong)應強化(hua)✔️宣貫《天(tian)然氣流(liu)量的标(biao)準孔闆(pǎn)計量方(fang)法》(SY/6143-1996)的力(lì)度。其中(zhong)提到了(le)減少🧑🏾‍🤝‍🧑🏼誤(wu)差的方(fang)❌法。如附(fù)錄“節流(liú)裝置在(zài)使用中(zhōng)出現部(bu)分偏離(lí)标準🤞規(gui)定的處(chù)理”中規(gui)定在實(shi)際應用(yòng)中采取(qǔ)在流出(chu)系🌍數中(zhong)增加2個(gè)修正系(xì)數，即孔(kǒng)💚闆入口(kǒu)尖銳度(du)修正系(xì)數和管(guan)壁粗糙(cāo)修正系(xi)數✉️或者(zhě)采用可(kě)換孔闆(pan)節流裝(zhuang)置。因此(ci)在天然(ran)氣計量(liang)的實際(jì)應用中(zhong)☎️應深入(ru)研究，吃(chī)透《天然(ran)氣✂️流量(liang)的标準(zhun)孔闆計(ji)量方法(fa)》的精髓(sui)🚶，嚴格按(an)标準規(guī)定安裝(zhuang)、使用、處(chù)理數據(jù)👄，保證天(tian)然氣😄計(jì)量的準(zhǔn)确❗性。
3.2測(cè)量儀表(biǎo)的正确(què)選用
　　測(ce)量儀表(biǎo)應首選(xuǎn)标準節(jie)流裝置(zhi)，當流量(liàng)變化範(fan)圍大時(shi)要⭐考慮(lǜ)用寬量(liang)程智能(néng)差變，其(qí)它類型(xing)檢測儀(yí)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻表在♊相(xiàng)應🌈的計(ji)☂️量天然(rán)氣的标(biāo)準出台(tai)前，應慎(shèn)重選用(yong)，二次儀(yi)表的🆚計(jì)量模型(xíng)應符合(he)SY/T6143-1996的要⚽求(qiú)計算FZ能(neng)輸💜入組(zǔ)份，實時(shi)計算C值(zhi)。
3.3加強技(ji)術培訓(xùn)，借鑒國(guó)外經驗(yan)
　　引進、消(xiāo)化、吸收(shou)近幾年(nian)發展起(qi)來的天(tian)然氣計(jì)量新技(ji)🛀🏻術。從📧國(guó)外情況(kuang)來看，在(zai)天然氣(qì)國際貿(mào)易中能(neng)量計量(liang)幾乎☂️已(yi)全面取(qǔ)代傳統(tong)的體積(ji)計量，而(er)我國的(de)天然氣(qi)計量領(lǐng)域中體(ti)積計量(liang)仍占統(tong)治地位(wei)。爲了盡(jin)快與國(guo)際接軌(gui)，使用單(dan)位可以(yi)與各科(kē)研究院(yuàn)所🚶‍♀️聯合(hé)攻關，開(kai)🔱展天然(ran)氣能量(liang)計量的(de)試驗工(gong)作，并在(zai)💘此基礎(chǔ)上完成(chéng)标準化(huà)。爲了加(jia)快試驗(yàn)進度，建(jiàn)議引進(jin)國外先(xiān)進的在(zai)♻️線氣相(xiàng)色譜系(xi)統和流(liu)量計算(suàn)機，在消(xiāo)化引進(jìn)技術的(de)基礎上(shang)發展适(shi)合我😍國(guó)國情的(de)🥵天然氣(qì)能❗量計(ji)量系統(tǒng)。

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