摘要:普光(guang)氣田氣質(zhì)特殊，高含(han)硫化氫和(he)二氧化碳(tan)，天⛱️然💘氣計(ji)量采用标(biāo)準孔闆流(liú)量計 ，存在(zài)計量不穩(wen)定以及讀(dú)數偏差較(jiào)大等問題(ti)。基于 孔闆(pan)流量計 的(de)結構原理(lǐ)，從孔闆閥(fá)選材、流量(liang)計計算機(ji)選擇和連(lián)🔴接部件設(shè)計3方面介(jie)紹了孔闆(pǎn)流量計在(zai)普光氣⁉️田(tian)的應用情(qíng)況㊙️，最後根(gēn)據軟件和(hé)硬件2方面(miàn)因素，分⁉️析(xi)了流量計(jì)量誤差産(chǎn)🈚生的原因(yin)，并據此提(tí)出了正🌈确(què)設置計量(liàng)參數、定🏃期(qī)清洗孔闆(pan)閥、五閥👅組(zǔ)和引壓管(guǎn)路等改進(jin)措施。這些(xiē)措🏃‍♂️施對解(jie)決高含碗(wǎn)氣田計量(liang)問題具有(yǒu)一定的指(zhǐ)導意義。
0引(yǐn)言
　　普光氣(qi)田氣質特(te)殊，高含硫(liú)化氫和二(er)氧化碳，硫(liu)化氫平均(jun)🏃🏻體積分數(shu)15. 16%，二氧化碳(tàn)平均體積(jī)分數8.64%，對含(han)酸性氣體(ti)的天然👌氣(qì)流量準确(que)計量難度(dù)很大[1]'。天然(rán)氣流量計(jì)量是企👣業(ye)生産和經(jīng)營管理中(zhong)的一-項重(zhòng) 要的技術(shù)基♉礎工作(zuò)，準确計量(liàng)不🏒但能公(gōng)平地進行(háng)貿易結算(suàn)，而且能指(zhi)導改進生(shēng)産工藝，提(ti)高産品質(zhì)量🈲，降低産(chan)品生産成(cheng)本。普光氣(qi)田🤩集輸系(xì)統采用保(bǎo)濕混輸工(gōng)藝，選用标(biao)準孔闆流(liu)量計進行(hang)計量分方(fāng)數在氣田(tián)投産初期(qi)，存在計量(liàng)不穩定及(jí)偏差較大(da)的問題。從(cóng)孔闆閥選(xuan)材、流量計(ji)計算機選(xuǎn)擇和連接(jie)部👉件設計(jì)3方面介紹(shao)了孔闆流(liu)量計在普(pu)光🎯氣田的(de)應用，最後(hou)通過軟件(jian)和硬件分(fèn)析了流量(liàng)計量誤差(cha)産生的原(yuan)因，提出了(le)正确設置(zhì)流🤟量計算(suan)參數、定期(qi)清✍️洗孔闆(pǎn)閥☁️、五閥組(zu)和引壓管(guan)路等改進(jìn)措施。實踐(jiàn)證明，這些(xie)措施可以(yi)有效解決(jué)普光氣田(tián)流量誤差(chà)問✂️題。
1計量(liàng)原理及特(tè)點
1.1計量原(yuan)理.
　　标準孔(kǒng)闆流量計(jì)的計量原(yuan)理爲:基于(yú)流體流動(dong)的☂️節流原(yuán)理，以🔞能量(liàng)守衡和流(liu)動連續性(xing)方程爲基(jī)礎，利用流(liú)體流經标(biao)準孔闆時(shi)在其前、後(hou)産生壓差(cha)，通過測量(liàng)壓差的大(da)小就可以(yǐ)間接地知(zhi)道流量的(de)大小。在标(biao)準狀态下(xia)天然氣流(liu)量的實用(yòng)計算公式(shi)爲:

　　式中，q爲(wèi)标準狀态(tài)下天然氣(qi)體積流量(liang)，m3/s; A,爲秒計量(liang)系數，視采(cǎi)用計量單(dan)位而定，此(cǐ)處A. =311 794x10-6; C爲流出(chu)系數; E爲漸(jian)近速度系(xì)數; d爲孔闆(pǎn)直徑，mm; Fc 爲相(xiang)對密度系(xì)數; ε .爲可膨(peng)脹🔴系數; Fz爲(wei)超壓縮📐因(yīn)子; Fr爲🧡流動(dòng)溫度系數(shu); P:爲孔闆上(shàng)遊側取壓(yā)孔氣流絕(jue)對靜壓，Pa;Ap爲(wei)氣流流經(jing)孔闆時産(chǎn)生的壓差(cha)，Pa。
1.2 結構及特(te)點
　　标準孔(kǒng)闆流量計(jì)結構如圖(tú)1所示，包括(kuo)節流元件(jian)(标準孔闆(pan)及其取壓(yā)裝置)、傳輸(shu)壓差信号(hao)的引壓管(guan)路、閥門⁉️以(yi)及差壓計(ji)等部分📞。标(biāo)準孔闆是(shi)壓差測量(liàng)時的一次(cì)元件， 人們(men)利用它在(zai)管道内使(shǐ)流體産生(shēng)壓差，再通(tōng)過引壓管(guan)路把孔闆(pǎn)前🈚、後産生(shēng)的壓差傳(chuan)送給 差壓(ya)變送器 ，再(zài)輸人到二(er)次儀表，從(cóng)而顯示出(chu)管道内流(liú)體的靜壓(yā)、壓差、瞬時(shi)💞流量和累(lèi)計流量等(děng)計量參數(shù)。

　　标準(zhun)孔闆流量(liàng)計有以下(xià)特點:①孔闆(pan)閥結構簡(jian)單，應🥵用技(ji)術成💯熟，容(rong)易掌握;②适(shì)應性強，可(kě)實現在線(xiàn)更換、清洗(xǐ)和檢查孔(kong)闆;③性㊙️能穩(wen)定可靠，使(shǐ)用壽命長(zhǎng);④孔闆爲标(biāo)準節流元(yuán)件，不需要(yào)标定。存在(zài)的缺點主(zhǔ)要有:①量程(chéng)比較小;②壓(yā)力損失較(jiào)大;③受影響(xiǎng)因素較多(duō)，不确♊定度(du)大;④對前、後(hou)直管段要(yào)求高。
2标準(zhǔn)孔闆流量(liang)計在普光(guang)氣田的應(ying)用
　　普光氣(qi)田集氣站(zhan)外輸計量(liang)和集氣總(zong)站外輸總(zong)計量❗選用(yong)的慌量鍾(zhong)量儀表均(jun)爲孔闆閥(fá)流量計，由(you)孔🧑🏾‍🤝‍🧑🏼闆閥、流(liu)量計算機(ji)及過程連(lian)接部件3部(bù)分組成。由(you)于普光氣(qì)🈲田介質爲(wèi)高含硫化(hua)氫天然氣(qi)，且集輸工(gong)藝采用保(bǎo)濕混輸工(gong)藝，天然氣(qì)中💋含水和(he)單質硫，相(xiàng)對于常規(guī)天然氣計(ji)量，标準孔(kong)闆流量計(jì)在普光氣(qi)田的應用(yong)中有其本(ben)身的特點(dian)。
2.1孔闆 閥的(de)選材
　　普光(guāng)氣田酸氣(qì)外輸采用(yòng)的是丹尼(ni)爾孔闆閥(fa)，以法蘭取(qǔ)㊙️壓标準📱孔(kǒng)闆作爲流(liu)量檢測元(yuan)件。閥體由(yóu)上、下2部分(fen)📞組成，中間(jian)滑閥🌂連通(tōng)或切斷，設(she)有密封脂(zhi)注，人🐪機構(gòu)，下閥腔與(yǔ)孔闆上✊遊(yóu)連通。當孔(kǒng)闆閥正常(chang)工作時，滑(huá)閥關閉，下(xia)閥腔壓力(lì)與上遊管(guan)内壓力相(xiang)等，上🧡閥腔(qiang)壓力與大(dà)氣壓力相(xiàng)等，在上、下(xià)閥腔之間(jiān)産生🔱較大(dà)的壓力差(cha)，此壓力差(cha)作用在滑(hua)閥下方，從(cóng)🛀🏻而增強其(qí)密封性。孔(kǒng)闆閥底部(bu)設有排污(wu)閥，用于定(ding)期吹掃排(pai)除閥内污(wu)物。上閥腔(qiāng)亦設置有(you)放氣孔，可(kě)排出💜上閥(fá)腔内介質(zhì)。孔闆閥可(ke)實現在線(xian)更換、清洗(xǐ)🔆和檢查孔(kong)闆，其操作(zuò)也靈活方(fāng)便。爲保證(zhèng)在普光高(gao)含硫化氫(qīng)工況下👅孔(kong)闆閥的性(xìng)能滿足要(yào)求，并确保(bǎo)其使用壽(shòu)命和安全(quan)生産，孔闆(pan)閥上、下腔(qiāng)間的密封(fēng)件采用全(quan)硬密封結(jie)構，閥闆和(hé)閥座均采(cai)用316L材⁉️質，标(biao)準孔🔆闆片(pian)采用In-conel625材質(zhi)，可有☎️效防(fáng)止硫化物(wù)應力開裂(liè)和👌氫緻開(kai)裂。
2.2流量計(jì)算機選擇(zé)
　　對于高含(han)硫化氫氣(qì)田來說，一(yi)個重要的(de)原則就是(shì)盡量減少(shao)🏃🏻‍♂️動🈚靜密封(fēng)點，從而降(jiang)低洩漏風(feng)險。普光氣(qi)田地面集(ji)輸系統選(xuǎn)📞用的流量(liang)計算機爲(wei)艾默生的(de)FLOBOSS103流量計算(suàn)機，集成壓(yā)差、靜壓雙(shuāng)變量變送(sòng)器、RTD 溫度變(bian)送器 和流(liu)量計算功(gong)能于- -體。　　FLOBOSS103檢(jiǎn)測孔闆兩(liǎng)側壓差及(jí)管道靜壓(yā)，并通過 Pt100 熱(rè)電阻 采集(ji)流體溫度(dù)，可以就地(dì)顯示這些(xiē)測量值，同(tong)時也可通(tong)過标準的(de)MODBUSRTU協議和RS485通(tong)信接口将(jiang)參數值傳(chuan)給站🔱控SCADA系(xì)統。可以接(jie)收上位機(jī)控制系統(tǒng)下載的氣(qì)體組分信(xìn)息🐉，也可由(you)MODSCAN32軟件通過(guo)串口🈲通信(xìn)向FLOBOSS103内寫入(rù)氣體組分(fèn)信息，還可(kě)通過配置(zhi)軟件ROCLINK 800人工(gōng)輸入組分(fèn)信息。
　　雙變(bian)量變送器(qi)(DVS) 采用成熟(shú)可靠的羅(luo)斯蒙特電(diàn)容元件技(jì)術測量💔壓(yā)差。同時利(li)用壓阻和(he)矽傳感器(qi)技術🏃🏻檢測(cè)❄️靜壓，測量(liang)💋的過♈程值(zhi)精确、穩定(dìng)和可重複(fu)性好。其專(zhuān)用🥵微處理(lǐ)器使用存(cún)儲在永久(jiu)存儲器中(zhong)的特征化(hua)數據對原(yuán)始傳感器(qì)信号進行(hang)線性化和(he)校正。讀數(shu)存儲于FLOBOSS103的(de)内部模拟(ni)👅輸入點中(zhong)，通過中斷(duan)的方♊式向(xiang)變送器🐇的(de)處理器發(fa)送數據。RTD 溫(wen)度變送器(qi)🚶‍♀️采用鉑電(dian)阻P100來♍采集(ji)現場流體(ti)溫度，測量(liang)範圍爲-40~240 C,精(jīng)度等級爲(wei)+0.2 C。
2.3過程 連接(jie)部件
　　過程(chéng)連接部件(jian)主要是指(zhi)2個1/4NPT的取壓(yā)閥、五閥組(zu)以及😄引‼️壓(ya)管📐路。雙變(biàn)量變送器(qì)(DVS)底部采用(yòng)NPT内螺紋連(lián)接孔闆上(shàng)🏃🏻‍♂️的引壓管(guan)。上、下遊管(guan)線通常連(lian)接到孔闆(pǎn)的高、低壓(yā)側。由于連(lian)接部件🔞均(jun)爲長⁉️期接(jiē)觸高含硫(liu)化氫天然(ran)氣的部件(jiàn)，且天然氣(qì)爲濕氣，故(gù)不同于-般(bān)的天然氣(qi)計量場合(hé)。普光氣田(tián)現場的取(qu)壓閥、五閥(fá)組和🏃🏻‍♂️引壓(ya)管均采用(yong)哈氏合金(jin)材質，且連(lián)接部件的(de)孔徑較大(dà)，如引✉️壓管(guǎn)路内徑爲(wèi)12 mm,以防止沉(chén)積的單質(zhì)硫等雜質(zhi)堵塞引壓(yā)管路🌏。
3誤差(cha)分析
　　普光(guāng)氣田實際(jì)生産中，天(tian)然氣外輸(shu)計量采用(yòng)的标準孔(kong)闆流量計(jì)存在計量(liang)不穩定、讀(du)數偏差較(jiào)大等問題(ti)‼️，各集氣站(zhan)場的天然(ran)氣外輸計(jì)量總和與(yǔ)集氣總站(zhàn)分🍉線外輸(shū)總計量存(cun)在輸差問(wèn)題。針對這(zhè)一實際情(qing)況，從軟件(jian)和硬件2方(fang)面展🔴開分(fèn)析。
3.1軟件問(wèn)題産生的(de)計量數據(ju)誤差
　　采用(yong)标準孔闆(pan)流量計測(ce)量天然氣(qì)流量，其流(liu)量值與天(tian)📧然氣組分(fen)、壓差、壓力(lì)和溫度等(děng)參數有關(guan)。流量測量(liang)系統若未(wei)能嚴格按(àn)計量标準(zhǔn)要求配置(zhi)相應的測(cè)量儀表，流(liú)♈量計算時(shi)氣體🔞壓力(lì)、溫度和天(tian)然氣組分(fen)的變化未(wèi)能得到完(wán)全補償，則(ze)會造成流(liú)量計精度(du)下降，形成(chéng)測量誤差(cha)。檢查普光(guāng)氣田現場(chang)使用♊的流(liú)量計算機(jī)計算軟件(jiàn)，其符合國(guó)家标準，測(ce)量系統完(wan)全滿㊙️足标(biāo)準孔闆流(liú)量計計量(liang)标準，其測(cè)量誤差💚基(jī)本可以忽(hū)略不計，所(suo)以在采用(yòng)的計量标(biao)準方面，普(pu)光氣田現(xiàn)場使用标(biao)準孔闆流(liú)量計符合(he)🐉要求，不是(shì)産生誤差(chà)的原因。
　　标(biāo)準孔闆測(cè)量是通過(guo)節流取壓(ya)差，引壓管(guǎn)高壓側爲(wèi)💰靜壓，軟件(jian)☔根據靜壓(ya)、壓差、溫度(dù)、氣體組分(fèn)、孔闆孔徑(jing)和管徑等(deng)參數計算(suan)流量計值(zhi)。在軟件中(zhong)可以對🚩這(zhe)些參🔅數進(jin)行設置，若(ruò)其中有-一(yī)個參數不(bu)準确，都會(hui)引起流☎️量(liàng)不準确❓。現(xiàn)場通過🙇🏻流(liú)量計配置(zhi)軟件檢👨‍❤️‍👨查(chá)各流量計(jì)參數的配(pèi)置情況，設(she)置值均與(yǔ)現場實際(ji)情況相符(fu)。同時，根據(ju)現場采集(ji)到的溫度(du)、壓力、壓差(cha)及軟件中(zhōng)配置✊的管(guan)徑、孔徑等(děng)參數，然後(hòu)根據國際(jì)計量标準(zhun)AGA8氣體壓縮(suō)因子計算(suan)方式計算(suan)出的流量(liàng)與流量計(jì)測量值非(fei)常接近，若(ruò)以上有任(ren)何參數設(shè)置不正确(què)，就會造成(cheng)氣體計量(liàng)不準确[4-5]。随(sui)着高含硫(liu)氣田的開(kāi)發，氣體中(zhōng)硫化氫含(hán)量不斷增(zeng)布，想成氣(qi)體計量誤(wù)差不斷增(zēng)大,通過及(jí)時更新氣(qì)體組分❤️數(shu)據，基本保(bǎo)證了氣體(tǐ)流量計量(liang)🌈的準确性(xing)。
3.2硬件問題(tí)産 生的計(jì)量數據誤(wu)差
　　現場生(shēng)産實踐表(biao)明，标準孔(kong)闆流量計(ji)會因爲标(biāo)準孔闆、五(wu)🏃🏻‍♂️閥組、引壓(yā)管路等硬(ying)件出現異(yi)常，導緻流(liú)量計量不(bu)準确，“下 面(miàn)分别進行(háng)分析。
3.2.1标準(zhun)孔闆
　　對孔(kong)闆進行研(yan)究後發現(xiàn)，普光氣田(tián)生産現場(chang)85%以上🥰的标(biāo)準孔闆🥵均(jun)受到了不(bú)同程度的(de)刮傷、變形(xing)，觀察上、下(xià)遊直管段(duàn)，管道✊内壁(bi)沉積了大(dà)量的單質(zhì)硫，導闆周(zhōu)圍出現腐(fu)蝕、碳化🈲，且(qie)有雜✍️質附(fu)着。
　　普光氣(qì)田現場作(zuo)業較多，關(guan)井之後重(zhòng)新開井的(de)過程比較(jiào)迅速，造成(chéng)孔闆受天(tian)然氣的強(qiang)力沖蝕或(huò)機械磨損(sǔn)而📞産生🏃劃(huà)傷♻️、變形，孔(kǒng)闆的光潔(jie)度下降，入(rù)口🛀🏻的尖銳(rui)程度變圓(yuán)，使其圓弧(hu)半徑不能(neng)滿足标準(zhǔn)要求，使得(dé)計量數據(ju)比✂️實際流(liu)量偏低;孔(kǒng)闆閥和直(zhi)管♉段内部(bu)附着單質(zhi)硫之後，氣(qi)體不能形(xíng)成穩定的(de)牛頓流體(tǐ)，造成計量(liang)誤差;孔闆(pan)在天然氣(qì)沖擊過🥰程(chéng)中，不同程(cheng)度🌂地産生(shēng)了偏心，同(tóng)時導闆㊙️周(zhōu)圍出現的(de)腐蝕🌈、碳化(huà)和雜質沉(chen)澱等因素(su)，也會嚴重(zhòng)影響流量(liàng)計量的準(zhun)确性。通過(guo)嚴格執行(hang)操作規程(cheng)，按照操作(zuò)步👈驟平穩(wen)操作，确定(dìng)開井方式(shi);同時定期(qī)清洗孔闆(pǎn)閥🤟、計量直(zhi)管段等方(fāng)式可以有(you)效解決上(shàng)述問題。普(pǔ)光♈氣田某(mou)集氣站氣(qi)體流量計(jì)量不準确(què)，誤差很大(da),通過拆卸(xiè)孔♋闆閥和(hé)直管段，發(fa)現内部有(you)💛許多單質(zhì)硫沉積。清(qing)洗孔闆閥(fá)和直管段(duan)後，氣體流(liú)量恢複正(zhèng)👌常。
3.2.2 五閥組(zu)
　　在生産過(guo)程中，需要(yào)定時對孔(kong)闆流量計(ji)進行排污(wu)🔞。通🔞過對 五(wu)閥組 進行(hang)解體檢查(chá),發現内部(bù)存在單質(zhì)硫等雜質(zhì)，造成五閥(fá)組中的平(píng)衡閥關不(bu)嚴，形成内(nei)漏，影響孔(kong)闆流量計(ji)的上、下遊(you)🔞取壓，導緻(zhi)壓差信号(hao)變小，儀表(biǎo)計量偏低(di)。此類問題(ti)可通過清(qing)洗或更換(huàn)新的五閥(fa)組得以解(jiě)決。
3.2.3 儀表引(yin)壓管路
　　普(pu)光天然氣(qi)會析出單(dan)質硫，單質(zhi)硫在引壓(ya)管路中沉(chen)積、固化，會(hui)引起引壓(ya)管路堵塞(sai)，不能正常(chang)取壓，孔闆(pan)流量計不(bú)能及時得(de)到正确的(de)靜壓和壓(ya)差,從而造(zào)成計量偏(piān)差。前期在(zai)普光氣田(tian)現場生産(chǎn)過程中經(jing)常出現流(liú)量計示值(zhi)長期不變(biàn)化的情況(kuàng)。對此,采⛱️取(qǔ)在孔闆流(liu)量計引壓(ya)管線、五閥(fá)組等部位(wei)安裝電伴(ban)熱裝置的(de)♋辦🐕法，減少(shǎo)單質硫在(zai)引壓管路(lu)中的析出(chu)、沉積，防止(zhi)引壓管路(lù)堵塞。同時(shí)定期對引(yin)壓管路進(jin)行放空、清(qīng)洗，确保引(yin)壓管路不(bú)堵塞。
4結束(shu)語
　　由于普(pu)光氣田氣(qì)質的特殊(shū)性，前期生(sheng)産過程中(zhōng)更多的⚽關(guān)🏃🏻注在選材(cai)和防腐方(fang)面，對造成(chéng)計量偏差(chà)的因素估(gū)計不足，導(dǎo)緻👈計量✨偏(piān)差較大;後(hòu)期采取設(shè)定正确的(de)㊙️計算參數(shù)，定期清洗(xǐ)孔闆閥、五(wǔ)閥組和引(yin)壓♈管線等(děng)措施後，圓(yuan)滿解決了(le)計量偏差(chà)問✂️題。總體(ti)而言，類似(si)普光氣田(tián)的工況使(shi)用标準孔(kong)闆流量計(jì)需❄️注意以(yi)下問題:①設(shè)定正确的(de)流❗量計算(suàn)參數，及❓時(shi)修正氣體(ti)組分參數(shù);②定期對♋标(biāo)準孔闆進(jin)行檢查、清(qing)洗，發現問(wèn)題後及時(shi)更🛀🏻換;③定期(qi)對五閥組(zu)及其引壓(ya)管路進行(hang)排污驗漏(lòu)檢查♌，冬季(ji)氣溫下降(jiàng)易發生凍(dòng)堵和硫沉(chén)積，需增加(jiā)排污次數(shù)。若發現五(wu)閥組及引(yǐn)壓管路堵(dǔ)塞，應及時(shí)清洗或更(geng)換，保證其(qi)正常運行(hang)。

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