摘(zhai)要：文章結合孔闆(pǎn)流量計的基本原(yuan)理及主要特性😄，闡(chǎn)述孔闆流量計在(zài)天然氣計量上的(de)應用情況，總結問(wèn)題，探讨解決方法(fǎ)，爲今後在設計中(zhōng)使用孔‼️闆流量😘計(ji)積累😄經驗。
0引言
　　孔(kong)闆流量計 是目前(qian)世界上應用範圍(wéi)最爲廣泛的流量(liang)計量儀表之一。所(suo)有單相流體都可(kě)以測量。由于應用(yong)曆史❓悠久☂️，在試驗(yàn)研究中㊙️積累的豐(feng)富資料和統計數(shu)據，用幹标的方法(fǎ)即可保證流量計(ji)計量精度，這在所(suǒ)有流量儀表中是(shì)唯一的。多年應用(yong)經驗及現場實流(liu)對比證明，孔闆流(liú)量計工作非常穩(wen)定可靠。
　　 孔闆流量(liang)計在天然氣計量(liàng)方面應用廣泛，目(mù)前全💃🏻國許多油氣(qi)✉️田、長輸管道的天(tiān)然氣交接計量都(dou)采💞用孔🏃🏻闆流量計(jì)完成，到現在已經(jīng)形成了許多應用(yong)經驗，值得總結探(tàn)讨。
1孔闆流量計類(lèi)型
　　 目前廣泛使用(yòng)的孔闆一次裝置(zhi)分爲兩種，一種是(shì)簡易孔闆截🔴流裝(zhuang)置，一種是高級孔(kong)闆閥。
　　 簡易孔闆截(jié)流裝置：無孔闆升(sheng)降機構，必須停止(zhi)介質輸送💃才能完(wán)成孔闆檢查及更(geng)換，結構簡單，造價(jià)低。
　　 高級孔闆閥：精(jīng)度比簡易孔闆截(jié)流裝置高，檢查、更(gèng)換孔闆、維🆚修時可(kě)以不停止生産，在(zài)線進行，由于具有(yǒu)孔闆升降機構，能(neng)夠很快在線完成(chéng)孔闆檢查及更換(huàn)。操作靈活方便。
2工(gōng)作原理
　　 流體在流(liú)動過程中，在一定(ding)條件下，流體的動(dong)能和靜壓能（壓力(lì)能）可以互相轉換(huàn)，并可以利用這種(zhǒng)關系來💋測量😍流體(tǐ)的流量1。
　　 介質流經(jing)管道中孔闆所在(zài)的截面時，由于流(liu)通面積突然❓縮小(xiǎo)，促使流束産生局(ju)部收縮，流速加快(kuai)，靜壓力降低，因而(er)在孔闆前❤️後出現(xiàn)壓力差（簡稱差壓(yā)）。可以通過測量此(cǐ)差壓🔴的大小按一(yi)定的函數關系🍉來(lai)計算出⛹🏻‍♀️流量值。根(gen)據能量守恒定律(lǜ)及流體連續性原(yuán)理，節流裝置的流(liú)量方程可以寫成(chéng)：

　　 式中，M爲質量流量(liang)，kg/s；Q爲體積流量，m3/s；ɑ爲流(liu)量系數；?爲流量膨(peng)脹系數；F0爲💃節流裝(zhuāng)置開孔截面積，m2；ρ1爲(wèi)流體流經節流元(yuán)件前的密度，kg/m3；Δρ爲♉節(jiē)流元件前後壓力(lì)差，即Δρ＝ρ1－ρ2，Pa。
　　 由式（1）和（2）可見(jian)，天然氣流經節流(liú)裝置（孔闆）時的體(ti)積（質🐪量）流量與♻️産(chan)生的差壓平方根(gen)成正比。基于此原(yuan)理，孔闆流量計通(tong)過測量👈孔闆前後(hou)差壓，經過計算換(huan)算出✍️天然氣的流(liú)量。
3孔闆流量計的(de)選型和安裝
3.1孔闆(pan)流量計選型
　　 我們(men)所說的孔闆流量(liàng)計實際上是許多(duō)儀表組成的🈲一個(ge)整體，其選型包括(kuo)高級孔闆閥、 差壓(ya)變送器 、 壓力變送(sòng)器 、 溫度變送器 的(de)選型。
　　 孔闆流量計(ji)的選型最基本内(nei)容即是通過計算(suan)獲得孔闆☔片标準(zhǔn)開口尺寸d20和孔闆(pǎn)片前後差壓值。目(mù)🚩前我🔞們采用符合(hé)GB/T21446-2008标準2的計算軟件(jian)，其計算步驟簡述(shù)如下：
1）輔助計算：
　　 首(shǒu)先設計人員根據(ju)管道介質流量确(què)定d20，即20℃條件下檢測(cè)的測🔱量管直徑（孔(kong)闆閥孔徑）。需要注(zhù)意的是在滿足計(ji)量能力的條件下(xia)，應選擇内徑較小(xiao)的測量管，提高☀️差(cha)壓和孔徑比。
計算(suàn)天然氣真實相對(duì)密度、密度、壓縮因(yin)子和超壓縮系🔆數(shu)。
計算天然氣等熵(shang)指數、動力粘度。
計(ji)算管徑雷諾數。
2）計(ji)算順序：
計算近似(si)值
　　 将β近似值帶入(rù)工時最終求出值(zhí)（孔徑比）和d值（開孔(kǒng)直🏃‍♀️徑），進而求出d20，即(jí)孔闆在20℃條件下測(cè)量出的孔徑值。
　　 需(xū)要注意的是，由于(yu)單片孔闆量程比(bi)隻能達到1：3，最多不(bú)超過1：4，因此對于流(liú)量範圍較大的工(gōng)況，可将流量值分(fen)作2～3段，分别計算出(chu)口徑從大到小的(de)2～3片孔闆。
　　 結合孔闆(pan)閥孔徑、孔闆開孔(kong)直徑和介質工藝(yì)條件，就可以💃計算(suan)出ΔPmax和ΔPmin。
　　 計算完畢後(hou)，結合工藝介質條(tiao)件即可選擇适合(hé)設計工況的高級(ji)孔闆閥和孔闆片(pian)，并可确定差壓檢(jiǎn)測範🈲圍，再根據工(gōng)況🌈确定壓力、溫度(du)補償儀表的測量(liang)範圍🌍，孔闆閥的選(xuan)型就完成了。
3.2孔闆(pǎn)流量計的安裝
　　 孔(kǒng)闆流量計的安裝(zhuāng)調校，必須嚴格按(àn)照相關國家标準(zhǔn)GB/T21446-2008進🐇行⁉️。
1）直管段的要(yào)求
　　 速度式流量計(ji)都有前後直管段(duan)的安裝要求，用以(yi)起到被測流體穩(wen)流的作用，孔闆流(liú)量計的直管段由(you)其🌐前端安裝📐的阻(zu)流件♻️形式和直徑(jing)比确定，在阻流件(jian)和值确定的情況(kuang)下，可以通過查詢(xun)GB/T21446-2008來确定直管段長(zhǎng)度，GB/T21446-2008規定了各種阻(zu)流件要求的最⁉️短(duan)直管段👌長度，但在(zai)孔闆上遊安裝整(zhěng)流器的情🔴況下，可(ke)以縮短直管段的(de)長度，因此該标準(zhun)也推薦采用整流(liú)器。
　　 根據規範的要(yao)求，目前我們的設(she)計中均在孔闆上(shang)遊🥰設置了🥵流動調(diào)整器，按照規範規(gui)定，在孔闆上遊13D（孔(kǒng)闆閥内徑）處安裝(zhuang)整流🌈器，再保證30D的(de)前直管段的情況(kuàng)下🈲，可以滿足任何(he)上遊阻流件下的(de)安裝，目前這樣的(de)直🈲管段配置已經(jing)在設計中普遍采(cǎi)用，相對而言，後直(zhí)管段的确定則比(bi)較簡單，僅僅由直(zhí)徑比确定，直管段(duan)安裝如圖1所示。

　　 值得注意的是(shi)，由于安裝在孔闆(pǎn)上遊和阻流件之(zhī)🏃‍♂️間的直管段由兩(liǎng)種管段組成，一截(jie)是孔闆配套提供(gòng)，一截是工程上提(ti)供，兩種管段可能(neng)存在内徑不完全(quan)一樣的情況，這樣(yang)會形成一個凸台(tai)，根據經驗🌈，10D之外台(tái)階h不超過2%的圓度(dù)要求即可。
　　 管段必(bì)須是直的，當與管(guan)道直線的偏移不(bu)超過其長度✉️的0.4%時(shí)，即🈲認爲管道是直(zhi)的。通常隻需目測(cè)檢驗，上下遊直管(guan)段對接🔞引起的管(guǎn)道直線的偏差也(ye)應不超過其長度(du)的0.4%。
2）孔闆安裝要求(qiu)
　　 孔闆應與節流裝(zhuāng)置中的直管段對(duì)中。實驗表明，孔闆(pan)偏心引起的計量(liang)誤差一般在2%以内(nei)，孔徑比值愈🈲高，偏(pian)心率影響愈大，應(yīng)不用值高的孔闆(pǎn)。
　　 不能使孔闆發生(shēng)彎曲或變形，否則(zé)将導緻流量測🥵量(liang)誤差⚽較㊙️大。在法蘭(lán)取壓的孔闆上進(jin)行測試，孔闆彎曲(qǔ)⭕産生的最大誤差(chà)約爲3.5%。
3）變送器安裝(zhuāng)要求
　　 差壓和壓力(li)引壓管段在不影(yǐng)響儀表安裝操作(zuò)的前提下應盡量(liàng)短，這樣便于保溫(wen)和防凍，同時因具(ju)有一定斜度，使🧑🏾‍🤝‍🧑🏼天(tiān)然氣中産生的凝(ning)液不緻在變送🐪器(qì)側彙🐪集3。
4）其他安裝(zhuang)要求
　　 所有墊片不(bú)能用太厚的材料(liao)，最好不超過0.5mm，墊片(pian)不☔能突‼️出管壁内(nèi)否則可能引起很(hen)大的測量誤差。
凡(fán)是調節流量用的(de)閥門，應裝在節流(liu)件後最小直管段(duan)長度以外。
節流裝(zhuang)置在工藝管道上(shàng)的安裝，必須在管(guan)道清洗㊙️吹掃後進(jin)行🈲。
4存在問題及解(jiě)決方法
4.1存在的問(wen)題
1）儀表本身計量(liàng)精度問題
　　 盡管孔(kong)闆流量計自動計(jì)量系統的發展越(yue)來越完善，但由于(yu)設備、測量儀表本(běn)身的原因和自動(dong)計量技術🔴上的局(ju)限性，在提高計量(liang)的準确性和數據(jù)處理上，仍存在一(yi)些問題。
　　 測量的重(zhong)複性、精确度在流(liú)量計中屬于中等(deng)水平，孔闆流量計(jì)在流體較爲幹淨(jìng)、直管段較長、流體(tǐ)處🐕于紊流狀态（雷(lei)諾數大于📧4000）時，測量(liang)精度較高。但由于(yú)氣質、計量直管段(duàn)沒有達到要📞求，造(zao)成🙇‍♀️孔闆入口銳角(jiao)損傷；液體及固體(tǐ)污物堆積在孔闆(pan)表🚶面，使孔闆表面(miàn)粗糙度改變，大大(da)增加測量誤差。
2）量(liang)程比問題
　　 孔闆流(liú)量計測量範圍太(tai)窄，這是此種流量(liang)計應用上的❤️最💋大(da)不足，由于儀表信(xin)号（差壓）與流量爲(wèi)平方關系，一般測(ce)量範圍度僅3∶1～4∶1。
3）安裝(zhuāng)問題
現場安裝條(tiao)件要求較高，需要(yao)較長的直管段，在(zai)工程中有時⭕難❄️以(yǐ)滿足。
孔闆閥與差(cha)壓、壓力檢測儀表(biǎo)之間引壓管線易(yi)産生洩漏、凍堵🧡等(deng)問題。
4）使用中産生(sheng)的問題
　　 孔闆彎曲(qǔ)變形，上遊端面沉(chén)積髒物，孔闆入口(kou)直角邊👈緣破損💘等(deng)問題都會影響到(dao)計量精度。
4.2解決天(tian)然氣計量問題的(de)途徑
1）保證安裝質(zhi)量，勤于維護
　　 可以(yi)看到，很多安裝和(hé)維護的問題往往(wǎng)影響到孔闆流量(liang)計💘測量精度，因此(ci)安裝時必須嚴格(ge)按要求施工，消除(chu)安裝誤差。在使用(yong)過程中，操作人員(yuán)應做好系統🌏的檢(jiǎn)修、維護、保養工作(zuo)，延長其🧑🏾‍🤝‍🧑🏼使用壽命(mìng)，對于實際使用中(zhōng)的壓♈力、溫度、流量(liang)等工況參數的變(bian)化，應進行及時修(xiu)改以減小計量誤(wu)差🌍。
2）采用多種辦法(fǎ)提高量程比
采用(yong)寬量程差壓變送(sòng)器
　　 爲了提高量程(cheng)比，可以考慮利用(yong)變送器寬量程的(de)特點㊙️，運用軟件的(de)方式實現量程的(de)自動調整（軟維護(hù)），從而擴🔅大量程比(bǐ)，提高測量的有效(xiào)範圍，保證計量的(de)準确性
采用雙差(chà)壓變送器
　　爲同一(yi)台孔闆閥配套兩(liǎng)台差壓變送器，根(gen)據實際差壓的變(bian)化🌍，切換差壓信号(hao)，從而擴大量程比(bi)，提高測量🔅的有效(xiao)範圍，保💜證計量的(de)準确性。
采用多路(lu)計量的方式
　　針對(duì)天然氣流量檢測(cè)範圍，設計兩套及(ji)以上不同口徑的(de)🐅孔闆流量計，根據(ju)流量峰值和低谷(gu)的時間段，手動或(huo)❓自動切換🔆介質♻️流(liu)路，實現寬量程的(de)計量。
5結束語
　　孔闆(pǎn)流量計已經應用(yòng)多年，在總結問題(tí)的基礎上得出更(gèng)加科學可靠的設(shè)計、使用方法十分(fen)重要。随着流量計(ji)算機、組份㊙️分析儀(yí)的成功應用，孔闆(pan)流量計作爲一種(zhǒng)可靠、經濟和方便(bian)耐用的儀表設備(bei)仍然可以适用未(wèi)來能🈚量交接的計(jì)量場合⛹🏻‍♀️，潛力依舊(jiu)❄️可觀。

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