摘要(yào):标準孔(kǒng)闆流量(liang)計 因其(qi)複雜的(de)測量原(yuán)理和對(duì)流體性(xing)能的嚴(yan)格要求(qiu)及苛刻(ke)的安裝(zhuāng)條件,使(shi)得測量(liàng)結果的(de)精度受(shou)到較多(duō)的因素(sù)影響。簡(jian)要介紹(shào)了影響(xiǎng)标準孔(kong)闆流量(liàng)計🈲測量(liang)天然氣(qi)流量的(de)相🈲關因(yin)素😍,并提(ti)出針對(duì)這些因(yin)🛀🏻素的應(ying)對措施(shi)。
　　标準孔(kǒng)闆流量(liàng)計是根(gēn)據能量(liang)守恒和(hé)流動連(lián)續性方(fāng)程,在流(liu)體🐕通過(guo)節流裝(zhuāng)置時流(liú)速增加(jiā)靜壓降(jiàng)低，流體(ti)😘流速越(yuè)大，在孔(kong)闆前後(hòu)産生的(de)差壓也(ye)越大，通(tong)過測量(liang)差壓來(lái)測量通(tōng)過孔闆(pan)👅的流體(ti)的流量(liang),見式(1):

　　式(shì)中：ｑｖｎ—流體(ti)在标準(zhǔn)參比條(tiao)件下的(de)體積流(liu)量；ｃ—流出(chu)系數；ε—可(kě)膨脹性(xìng)系數；β—直(zhi)徑比；ｄ—操(cāo)作條件(jiàn)下孔闆(pan)開孔直(zhi)徑；ΔＰ—差💁壓(yā)；ρ１—流體在(zai)㊙️操作條(tiao)件下上(shang)遊取壓(ya)孔處密(mi)度；ρｎ—标準(zhun)參比條(tiáo)件下的(de)密度。
　　标(biao)準孔闆(pǎn)流量計(ji)具有技(ji)術成熟(shu),生産安(an)裝标準(zhǔn)化,性能(néng)穩定等(děng)優點,廣(guǎng)泛用于(yu)石化和(hé)城鎮燃(ran)氣行業(ye)的天然(ran)氣測量(liang)。但由于(yu)其☁️複雜(za)的測量(liang)原理和(hé)苛刻的(de)安裝條(tiáo)件及對(dui)流體性(xìng)能的⭐嚴(yán)格要求(qiú),存在較(jiao)多影響(xiǎng)其測量(liang)結果精(jing)度的因(yin)素。結合(hé)多年來(lái)對标準(zhun)🧡孔闆流(liú)量計的(de)工藝設(shè)計使用(yòng)及維護(hu)經驗,簡(jian)要論述(shu)一下影(ying)響标準(zhǔn)孔闆流(liú)量計測(cè)量天然(ran)氣流量(liang)精✉️度的(de)因素并(bing)提出應(ying)對措施(shī)。
1工藝設(she)計.上的(de)影響因(yin)素
1.1前端(duan)直管道(dào)不符合(he)規範要(yào)求
　　在輸(shū)配站場(chang)中，由于(yú)受場地(di)和工藝(yì)的流程(chéng)的限制(zhì),不可避(bi)免的要(yao)在節流(liú)孔闆前(qián)端設置(zhì)三通、彎(wān)頭、閥門(men)、等管件(jian)和輸配(pei)設備。标(biāo)準孔闆(pan)流量計(ji)測量天(tian)然氣的(de)前提是(shi)流⁉️體爲(wèi)充💃🏻分發(fa)展㊙️的紊(wen)流狀态(tài)的單相(xiàng)流，流速(su)在管道(dào)内沿軸(zhou)線均勻(yún)對稱分(fen)布。節流(liu)孔闆前(qián)端的管(guǎn)件和輸(shu)配設備(bei)🏃必将對(duì)天然氣(qi)形成阻(zǔ)流、轉向(xiang)和流速(sù)💋分布的(de)改變,爲(wèi)了獲得(de)符合要(yao)求✍️的流(liu)體,必須(xu)要♋使節(jie)流裝置(zhi)前端和(he)阻流件(jiàn)之間有(yǒu)足夠長(zhang)的直管(guǎn)段。按照(zhao)GB/T21446 - 2008 5.3的✍️規定(dìng),孔闆與(yǔ)阻流件(jiàn)間的最(zui)短長度(du)應符合(he)表1規定(ding)。

　　由表1可(ke)知，除去(qù)在β取極(ji)小值的(de)0.2的情況(kuang)外,對于(yú)其他的(de)β值前端(duān)直管段(duan)普遍在(zai)20D以上。對(duì)于這樣(yang)的直管(guan)段長度(dù)🐇要求,在(zai)工藝設(she)計上顯(xiǎn)然是難(nán)以完全(quán)滿足規(guī)範要求(qiu)📱的。因此(ci)在前端(duān)直管長(zhang)度上不(bu)是所有(you)标準👉孔(kǒng)闆流量(liàng)🌍計都能(neng)夠滿足(zú)規範㊙️要(yao)求的。這(zhe)是影響(xiǎng)标準孔(kǒng)闆流量(liàng)🈲計測量(liàng)精度-大(dà)因素。
1.2 采(cǎi)用了較(jiao)大的計(jì)量管或(huo)較大的(de)孔徑比(bi)
　　在進行(hang)流量計(jì)設計時(shí),一般會(hui)上浮一(yi)定的裕(yù)量,采用(yòng)🌐較💞大的(de)計量管(guǎn)。但在實(shí)際的供(gong)氣中,用(yong)氣量往(wǎng)往達不(bu)到設計(ji)流量,造(zao)成在💚運(yun)行時天(tian)然氣流(liú)體的管(guǎn)徑雷諾(nuo)💛數較小(xiǎo)。根據流(liú)體力學(xué),天然氣(qì)⭕管徑雷(léi)諾數越(yuè)小其質(zhi)子和其(qi)中的微(wei)粒擴散(san)越弱,這(zhe)既不利(lì)于天然(rán)氣流體(tǐ)在計量(liang)管内形(xing)成流速(su)分布均(jun)勻的紊(wěn)🔴流,又會(huì)造成🧑🏽‍🤝‍🧑🏻固(gù)體微粒(li)凝聚形(xíng)成兩相(xiàng)流。同時(shi)雷諾🔴數(shù)越小流(liu)體抵禦(yù)管道内(nèi)壁粗糙(cāo)度影響(xiǎng)的能力(lì)越弱♍。因(yīn)此計量(liang)管選擇(ze)過大将(jiang)會對測(cè)量結👨‍❤️‍👨果(guǒ)的精度(dù)💯産生不(bú)利影響(xiang)。從表1可(kě)🈲知在同(tóng)一阻流(liu)件下,孔(kong)♋徑比越(yuè)大要求(qiu)前端直(zhí)管段越(yue)長,這就(jiu)意味如(ru)🌐果采用(yòng)的β值越(yuè)大,越難(nán)以滿足(zú)規範☂️的(de)技術要(yào)求。因此(ci)在設計(ji)中采用(yòng)大管徑(jìng)計量管(guǎn)或是大(da)孔徑比(bi)，都将對(dui)測量結(jié)果的精(jīng)度産生(sheng)不利影(ying)響。
1.3 采用(yòng)先調壓(yā)後計量(liàng)的工藝(yì)
　　該方式(shi)可在标(biao)準孔闆(pan)處可以(yǐ)得到較(jiao)穩定的(de)靜壓,但(dan)是調壓(yā)閥卻會(huì)嚴重影(yǐng)響天然(rán)氣的流(liu)态。目前(qián)調壓閥(fá)🏃體内的(de)天然氣(qì)通道絕(jué)大部分(fen)爲U型通(tong)道,且閥(fá)口開度(dù)隻有10來(lái)毫米甚(shèn)至幾毫(háo)米,天然(rán)🏃氣在經(jīng)過調壓(ya)閥後,流(liú)🔞态和流(liu)速都變(bian)得極爲(wei)不穩定(dìng),并且調(diào)壓♻️閥閥(fa)口開度(du)頻繁的(de)調節還(hái)會引發(fā)天然氣(qi)脈動流(liú)。天然氣(qì)的流态(tài)根本不(bu)能滿足(zú)标準孔(kǒng)闆流量(liàng)🈲計測量(liàng)天然氣(qi)的關于(yu)流體流(liu)态的規(guī)定🌍,這必(bi)将對測(cè)量結💛果(guǒ)的精度(dù)産生較(jiao)大的影(ying)響。這種(zhǒng)影㊙️響的(de)大小根(gēn)本沒法(fa)從理論(lun)上評估(gū)。.
1.4流動調(diao)整器與(yǔ)孔闆間(jiān)距離不(bu)符合要(yao)求
　　流動(dong)調整器(qi)可以減(jian)小孔闆(pǎn)前端直(zhí)管段的(de)長度,在(zai)安裝位(wèi)置🔴上對(dui)于不同(tong)的前端(duān)阻流件(jian)是有嚴(yán)格要求(qiu)的。在工(gōng)藝設計(jì)中🌏，往往(wǎng)🥵沒有考(kǎo)慮前端(duān)阻流器(qi)的類型(xíng)和阻流(liú)件與孔(kong)闆間的(de)距離,而(er)将流動(dong)調整器(qì)與孔闆(pǎn)間的距(jù)離都簡(jiǎn)化爲13倍(bèi)計量管(guǎn)内徑,或(huò)者直接(jiē)将流動(dòng)調整器(qì)與上遊(yóu)計量管(guan)連接。按(àn)照GB/T21446- 2008相對(dui)于不同(tong)的阻流(liú)件及其(qí)與孔闆(pǎn)間🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的距(ju)離，流動(dong)調整器(qì)與孔闆(pan)間🎯的距(ju)離應符(fú)合表2規(gui)定。

　　表2的(de)數據時(shí)在通過(guo)大量實(shi)驗的基(jī)礎上得(de)出的數(shù)據,是标(biāo)準孔闆(pan)流量計(jì)準确測(cè)量的前(qian)提。如不(bú)嚴格執(zhi)行表2的(de)💜技術要(yào)求🌈，将會(huì)對測量(liang)結果産(chǎn)生附加(jiā)不🐉确定(ding)度,其影(yǐng)響程度(dù)隻有通(tong)過在線(xian)校♊準評(ping)估。
1.5 計量(liàng)系統組(zǔ)件的影(yǐng)響
　　标準(zhun)孔闆流(liu)量計要(yao)實現對(dui)天然氣(qi)流量的(de)測量,除(chú)👨‍❤️‍👨了節流(liu)裝💛置外(wai)還需要(yao)配備二(er)次儀表(biǎo)、流量計(jì)算機以(yǐ)及信号(hào)🏃‍♂️處理與(yǔ)采集設(she)備,其計(jì)量系統(tǒng)組成如(rú)圖1。

　　從圖1可(ke)以看出(chu)，節流裝(zhuang)置隻是(shi)産生差(chà)壓，要測(ce)量天然(rán)氣的流(liú)量必須(xū)依靠壓(ya)力、 差壓(yā)變送器(qi) 、 溫度變(biàn)送器 、密(mi)度傳感(gan)器等二(er)次儀表(biǎo)測量相(xiàng)應的參(cān)數并經(jing)信号隔(ge)⛷️離、采👣集(jí)和轉換(huàn)後輸人(rén)流量計(ji)算機進(jìn)行計算(suan)❓。因此🔴二(èr)次儀表(biǎo)、信号隔(ge)離✏️器的(de)精度等(deng)級和性(xing)能以及(jí)流量計(ji)算機的(de)流量計(ji)算方法(fa),都會對(duì)天然氣(qì)的流量(liang)測量結(jie)果直接(jie)的影響(xiǎng)。在進行(háng)計量系(xi)統設計(jì)時由于(yú)對二🈚次(cì)儀表及(jí)信🏒号隔(gé)離器的(de)精度等(děng)級選擇(zé)過低,最(zuì)終導緻(zhì)天然氣(qi)的測量(liàng)精度超(chao)出規定(ding)的範圍(wei)。根據GB/T18603 - 2014的(de)規定在(zài)不同測(cè)量等級(ji)的計量(liang)系統中(zhōng)二次儀(yi)表的精(jing)度等🌈級(jí)應符合(he)表3要求(qiu)。

　　另外流(liu)量計算(suàn)機的計(jì)算模型(xing)編程方(fāng)法、數據(ju)采集周(zhou)期、累計(jì)🐪算法也(ye)會對最(zuì)終的測(ce)量結果(guǒ)産生影(ying)響。
2安裝(zhuang)上的影(ying)響因素(su)
2.1節流裝(zhuang)置及前(qián)後直管(guan)段安裝(zhuang)影響因(yīn)素
　　标準(zhǔn)孔闆流(liú)量計的(de)測量公(gōng)式中的(de)流出系(xì)數c是在(zài)嚴格的(de)試驗條(tiáo)件下得(dé)出的,現(xian)場的安(ān)裝必須(xu)嚴格按(àn)照GB/T21446 -2008執行(hang)，才能🌈确(que)保流出(chū)系數c不(bu)發生變(bian)化。标準(zhǔn)孔闆流(liú)量計的(de)調整器(qì)、計量管(guǎn)、節流裝(zhuang)置💘等都(dōu)通過法(fǎ)⚽蘭連接(jiē),在安裝(zhuāng)是容易(yì)出現各(ge)個部件(jiàn)不同心(xīn)，導緻㊙️孔(kong)闆中心(xin)和計量(liang)管軸線(xiàn)不在同(tóng)一直線(xian)上或孔(kǒng)闆📐端面(mian)與軸線(xiàn)不♍垂直(zhi)。GB/T21446 -2008要求孔(kong)闆與軸(zhou)線傾斜(xie)度不得(de)超過1°,如(rú)果超過(guò)允許範(fan)圍會使(shi)測量結(jie)果偏小(xiao)。通過現(xian)場試驗(yan)當孔闆(pǎn)傾斜度(dù)超過1°時(shi),測量誤(wù)差随β的(de)增⭕大而(er)增大,最(zuì)大可達(dá)-3.5%
2.2二次儀(yi)表安裝(zhuāng)影響因(yin)素
(1)壓力(li)、差壓變(biàn)送器的(de)導壓管(guan)彎管半(bàn)徑過小(xiǎo)，管道坡(pō)度不夠(gou),會造成(cheng)壓力、 差(chà)壓波動(dòng)失真。鉑(bó)電阻安(an)裝方向(xiang)不對或(huò)⛷️插入🤟深(shen)度不符(fu)合要求(qiu)，會造成(cheng)溫度測(ce)量誤差(cha)。這些會(huì)導緻因(yin)壓力、差(chà)壓、溫度(dù)測㊙️量誤(wu)差而影(yǐng)🐆響天然(ran)氣測量(liàng)結果🐆的(de)精度。
(2)在(zài)标準孔(kǒng)闆流量(liàng)計計量(liang)系統中(zhong)，現場變(biàn)送器與(yǔ)信号♈隔(ge)離器之(zhi)間都采(cǎi)用 屏蔽(bì)電纜 連(lián)接。屏蔽(bì)層應在(zai)控制端(duan)與工作(zuò)接地連(lian)接,現場(chǎng)端浮空(kong)。一些計(jì)量系統(tǒng)錯誤的(de)采用兩(liang)端都與(yǔ)工作接(jiē)地連接(jiē),或直接(jie)将屏蔽(bi)層與防(fang)雷接地(dì)連接。這(zhe)些錯誤(wù)連接❓不(bú)但起不(bú)到防電(dian)磁幹🥰擾(rǎo)的作用(yong)，反而會(huì)在屏蔽(bì)層的兩(liang)端形成(chéng)電勢差(chà),引起變(bian)送器測(ce)量信号(hao)的傳輸(shu)誤差。
3使(shi)用維護(hù)的影響(xiǎng)因素
(1)天(tian)然氣中(zhong)管道中(zhōng)積聚液(ye)态水或(huo)是在工(gong)藝中使(shi)用壓縮(suō)機加壓(yā)，都會引(yin)發天然(ran)氣流體(tǐ)脈動流(liú)。脈動流(liu)會引✊起(qǐ)壓力和(he)差壓🔞的(de)呈周期(qī)性的突(tū)變,使壓(ya)力、差壓(yā)測量⛱️不(bú)準确。在(zai)運行中(zhong)難免會(hui)在孔🤞闆(pǎn)、計量管(guǎn)、導壓管(guǎn)内沉積(ji)粉塵和(he)積液。由(yóu)于天然(rán)氣的連(lian)續沖蝕(shí)，計量管(guǎn)内壁、孔(kǒng)闆的粗(cū)糙度增(zeng)大。這些(xiē)因素都(dou)會導緻(zhì)測量結(jié)果偏差(cha)。
(2)在使用(yòng)中注重(zhòng)對二次(cì)儀表的(de)校驗,忽(hū)視了對(dui)節流裝(zhuāng)置、孔闆(pǎn)的檢查(cha)和信号(hao)隔離器(qi)的校驗(yàn)。計量系(xi)統作爲(wei)一個整(zheng)體,其中(zhōng)⛹🏻‍♀️任何🈚一(yi)個環節(jie)出現誤(wu)差都會(huì)🌂導緻天(tian)然氣的(de)測量誤(wù)差。
(3)目前(qian)多數标(biao)準孔闆(pǎn)流量計(ji)計量系(xi)統采用(yong)離線氣(qì)質分析(xi)，一個🏒月(yuè)或一個(gè)季度進(jìn)行一次(ci)采樣分(fèn)析，并将(jiang)分🐇析結(jie)果輸☁️人(rén)流量計(jì)算機用(yòng)于流量(liàng)計算。而(ér)現💃🏻場天(tiān)然氣其(qi)組分是(shi)在不斷(duan)變化的(de),這種離(lí)線分析(xī)的方式(shi)必然會(huì)對測量(liang)結果産(chan)🌈生影響(xiang)。
4應對措(cuo)施
4.1在設(shè)計上簡(jiǎn)化工藝(yì)流程,保(bǎo)證前端(duān)直管段(duàn)的長度(du),流動調(diao)整🏃🏻器⁉️要(yao)嚴格按(an)規定的(de)位置設(shè)計在滿(mǎn)足流❌量(liang)的情況(kuang)㊙️下采👄用(yòng)小🛀計量(liàng)管和較(jiao)小的β值(zhi),以犧牲(shēng)一♈定的(de)壓力來(lái)确保前(qián)端直管(guan)段長度(dù)和天然(ran)氣流态(tai)🔅符合規(gui)範要求(qiú)。嚴格執(zhí)行先計(jì)量後調(diao)壓⁉️的流(liu)程,避免(mian)計量受(shòu)調壓的(de)影響。計(jì)😘量儀表(biǎo)應由計(jì)量工程(chéng)師🔆根據(jù)流量、壓(yā)力等參(cān)數選擇(zé),使其精(jīng)度等級(jí)、量程和(hé)性能滿(man)足測量(liàng)要🌍求。
4.2安(ān)裝是确(què)保标準(zhun)孔闆流(liú)量計測(ce)量準确(què)的重要(yào)保證
　　安(ān)裝時重(zhong)點控制(zhì)孔闆、計(ji)量管的(de)同心度(dù)。用于與(yǔ)計量管(guǎn)連接的(de)管道要(yào)嚴格檢(jiǎn)查内壁(bi)粗糙度(du)和内徑(jing)是否符(fu)合要求(qiu)📱。加強二(er)次儀表(biǎo)安裝、布(bù)線控制(zhi),避免二(èr)次儀🔴表(biǎo)引人誤(wu)差的影(yǐng)響因素(su)。
4.3 對天然(rán)氣進行(háng)除塵、脫(tuo)水處理(li),減少粉(fěn)塵、液态(tai)水對測(cè)量結果(guǒ)的影響(xiǎng)
　　在工藝(yì)上設置(zhì)進站緩(huan)沖設備(bèi)，消除流(liu)體的脈(mo)動。定期(qi)對🏒孔❄️闆(pǎn)、節流裝(zhuang)置、二次(ci)儀表進(jìn)行檢查(chá)維護,根(gēn)據流量(liang)适時🈲調(diao)整孔闆(pǎn)孔徑,根(gen)據計量(liàng)管、孔闆(pǎn)的粗糙(cao)度,對流(liu)出系數(shù)進行修(xiū)正。定期(qī)校驗時(shi)既要對(dui)二次🧑🏽‍🤝‍🧑🏻儀(yi)表隔離(li)器進行(háng)單獨校(xiào)驗，又要(yào)對整個(ge)計量系(xi)統✔️進行(hang)聯校，以(yi)确保測(cè)量結果(guo)的準确(que)。縮短氣(qi)質采樣(yang)分析周(zhōu)期,盡量(liang)減少因(yin)氣質參(can)數引起(qi)的測量(liàng)誤差。對(dui)于大流(liu)量及重(zhong)♈要測量(liang)♌點應進(jin)行🌈周期(qī)性的在(zai)線校🈲準(zhun)，檢查計(jì)量系統(tǒng)是否符(fu)合技術(shu)要求,實(shi)際不确(que)定度超(chāo)出技術(shu)要求時(shí)應進行(hang)在線校(xiào)準系數(shù)修正。
5結(jie)束語
　　随(suí)着二次(ci)儀表的(de)應用,因(yīn)二次儀(yi)表測量(liàng)誤差造(zào)成的影(ying)👅響越😍來(lái)越小，流(liu)量計算(suan)機的應(yīng)用,使流(liú)量計算(suàn)變得快(kuài)捷🏃準确(què)，避免了(le)人工計(ji)算流量(liàng)的誤差(cha)。标準❤️孔(kong)闆流量(liang)計測量(liang)的先決(jué)條件🏃是(shi)流體爲(wèi)充分發(fā)展的紊(wěn)流狀🧡态(tai)的單相(xiàng)流，流速(su)在管道(dào)内沿軸(zhóu)線均勻(yún)對稱分(fen)布。其流(liú)出系數(shù)也是假(jiǎ)定流體(tǐ)雷諾數(shu)大于10°,且(qiě)孔闆前(qian)端㊙️有🌈很(hěn)長的直(zhí)管段的(de)試驗條(tiao)件下得(dé)出.的。由(you)此可😍見(jiàn)天然氣(qi)的流态(tài)、管徑雷(léi)♈諾數以(yi)及前端(duan)直管段(duàn)長度對(dui)測量♌結(jié)果的精(jīng)度起至(zhì)關重要(yao)的作用(yong),在實踐(jian)中應重(zhòng)點考慮(lü)這三個(gè)方面的(de)要求。

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