标準(zhun)孔闆流量(liang)計 的設計(jì)安裝要求(qiú)及氣質要(yào)求比較苛(ke)刻，在實際(jì)工況條件(jian)下，因很難(nán)符合因GB/T21446--2008《用(yong)标準孔闆(pan)流量計測(cè)量天然氣(qì)流量》國家(jiā)标準的要(yao)求，因此必(bì)會産生流(liu)量計計量(liang)附加誤差(cha)。本文結合(hé)現場實際(ji)情況，對産(chǎn)生計量附(fu)加誤差的(de)原因進行(háng)分析及解(jiě)決方法進(jin)行探讨。
一(yī)、孔闆流量(liàng)計測量原(yuan)理.
　　當流體(ti)流經管道(dao)中的孔闆(pǎn)時,流束将(jiāng)在孔闆處(chu)形成局部(bù)收縮(像河(hé)流中的狹(xia)小處一樣(yàng)),流速增加(jia)、靜壓力降(jiang)低,在孔闆(pan)前後産生(sheng)微小的靜(jing)壓力差(稱(chēng)爲差壓)。流(liú)體的流速(sù)增快,孔闆(pan)前後産生(sheng)的差壓相(xiàng)應增大,從(cong)而可以通(tōng)過測量差(chà)壓來間接(jie)測量天然(rán)氣流量的(de)大小。流量(liàng)測量系統(tong)原理如圖(tu)1所示,(a)爲流(liú)量測量儀(yi)表流程圖(tu);(b)爲流量主(zhǔ)參數記錄(lù)和流量計(jì)算積算系(xì)統方框圖(tú)。
 
二、産生計(jì)量附加誤(wu)差的原因(yin)分析
1.上下(xià)遊直管段(duan)長度不夠(gòu),彎頭過多(duō)
　　直管段長(zhang)度不夠，氣(qì)流得不到(dào)充分發展(zhan),将造成計(ji)量結果的(de)較大誤差(cha)。GB/T21446--2008規定的最(zuì)短直管段(duan)長度,在現(xiàn)場實際中(zhōng)一般很難(nan)得到滿足(zú),特别是由(yóu)于輸氣工(gōng)藝等原因(yin),計量裝置(zhì)的.上遊往(wǎng)往都存在(zài)彎頭。如果(guo)是單彎頭(tou)或平面雙(shuang)彎頭将使(shǐ)計量結果(guǒ)偏高，對于(yú)多個彎頭(tóu),将使計量(liang)結果偏低(di)。因此應該(gai)在節流裝(zhuang)置之前加(jiā)裝整流器(qì),避免旋轉(zhuan)流、渦流對(duì)計量的影(yǐng)響。
2.天然氣(qi)的氣質和(he)氣流條件(jiàn)
　　GB/T21446--2008規定,通過(guò)孔闆的天(tiān)然氣是經(jing)淨化處理(lǐ)後的天然(ran)氣,氣流的(de)流動應是(shi)保持亞音(yīn)速的穩定(ding)的或僅随(sui)時間緩慢(man)變化的，氣(qì)流是均勻(yún)單相的牛(niu)頓流體。若(ruò)氣體含有(yǒu)質量分數(shu)不超過2%的(de)固體或液(ye)體微粒,且(qie)呈均勻分(fen)散狀态，也(yě)可以認爲(wèi)是均勻單(dān)相的牛頓(dun)流.體。氣流(liu)流經孔闆(pǎn)以前,其流(liú)束應與管(guan)道軸線平(píng)行,氣流流(liú)動應爲充(chong)分發展紊(wěn)流且無漩(xuán)渦，管道橫(héng)截面所有(you)點上的漩(xuán)渦角小于(yu)20,即認爲無(wu)漩渦。
　　通過(guò)計量調查(cha)發現,目前(qián)，在油田天(tian)然氣計量(liàng)中約50%的計(ji)量點其氣(qi)流條件具(jù)有以下兩(liang)個特點:
(1)氣(qì)體流量不(bú)穩定,并随(sui)時間周期(qī)性地大幅(fú)度變化,屬(shǔ)脈動流體(ti)。
産生脈動(dong)源的原因(yīn):
①往複式壓(ya)縮機、發動(dong)機和葉片(pian)式增壓機(jī)。
②調壓閥猛(meng)開關或者(zhe)閥芯松動(dòng)和磨損。
③大(dà)量水或油(you)的冷凝物(wu)在管線中(zhong)不規則運(yùn)動。
(2)氣質中(zhong)含水量大(dà),并夾帶原(yuán)油及微量(liang)顆粒雜質(zhì),氣流流經(jīng)節流裝置(zhi)時産生凝(ning)析液。
　　氣質(zhì)、氣流條件(jian)達不到GB/T21446--2008中(zhōng)規定的要(yao)求,必将産(chan)生計量附(fu)加誤差。爲(wèi)了獲得正(zheng)确的計量(liàng)值,必須抑(yi)制氣流的(de)脈動及消(xiao)除氣質中(zhōng)的水分及(ji)雜質。
解決(jué)措施:
　　進入(rù)流量計的(de)氣體必須(xū)先通過氣(qi)液分離器(qì)、過濾器。
①把(bǎ)測量管裝(zhuāng)在對消除(chu)脈動來說(shuō)較爲有利(lì)的位置,例(li)如裝在調(diào)壓閥的入(rù)口或遠離(lí)脈動源。
②爲(wèi)了減少脈(mò)動幅度,可(ke)在脈動源(yuan)和測量管(guan)之間的管(guan)線.上加裝(zhuāng)-一個容器(qì),或者設計(jì)專門的脈(mo)動衰減器(qì)。把節流閥(fá)或限流器(qì)裝在脈動(dong)源和測量(liang)管之間是(shì)減少脈動(dong)的最有效(xiao)方法,但是(shì)這種方法(fa)壓力降過(guò)大,除非條(tiao)件許可,否(fǒu)則不宜采(cǎi)用。
③在差壓(yā)仍然保持(chi)較高的前(qian)提下，操作(zuò)可用較小(xiǎo)的測量管(guǎn),而孔闆開(kai)孔直徑基(jī)本不變。
④在(zai)流量計前(qián)後取壓管(guǎn)出口處分(fen)别加裝-一(yī)個具有-定(ding)容積的氣(qì)液分離器(qì),使進入流(liú)量計的差(chà).靜壓信号(hao)達到先氣(qì)液分離及(jí)緩沖後再(zài)進入計量(liàng)裝置。
⑤導壓(yā)管路.上的(de).上、下遊導(dǎo)壓閥應選(xuan)用大通徑(jing)的球型閥(fá)。
⑥爲了防止(zhǐ)導壓管的(de)凍堵，必須(xū)對導壓管(guan)路進行保(bǎo)溫,并增加(jiā)加熱補償(chang)保溫措施(shi)。
⑦對于因下(xià)遊波動源(yuán)而引起計(ji)量點氣流(liú)脈動的情(qíng)況,可通過(guò)調整流量(liàng)計下遊側(ce)閥門的閥(fá)位(關小),使(shǐ)計量點氣(qì)流脈動幅(fu)度減小。試(shi)驗證明,采(cai)用關小計(ji)量管下遊(you)閥的方法(fa)來控制氣(qi)流的脈動(dong)效果十分(fèn)明顯。此方(fāng)法在實際(ji)使用時，必(bi)須在确保(bǎo)安全生産(chan)的情況下(xia)進行。試驗(yàn)證明,通過(guo)上述方法(fa)能有效地(di)抑制氣流(liu)的脈動消(xiāo)除氣質中(zhōng)的水分及(ji)雜質,減少(shǎo)流量計的(de)計量附加(jiā)誤差。
3.标準(zhǔn)孔闆
(1)在長(zhang)時間的使(shǐ)用過程中(zhōng)，标準孔闆(pǎn)由于被天(tiān)然氣侵蝕(shi)或機械磨(mo)損而産生(shēng)變形，孔闆(pan)的光潔度(du)下降,入口(kou)的尖銳程(cheng)度變圓，使(shǐ)其圓弧半(ban)徑不能滿(mǎn)足标準要(yao)求。尖銳度(du)變圓後對(dui)計量的影(ying)響是使計(jì)量數據比(bǐ)實際流量(liang)偏低,最大(dà)可能達到(dao)偏低10%。
(2)标準(zhun)中規定孔(kǒng)闆厚度E應(ying)介于孔闆(pan)開孔厚度(du)e與0.05D之間。如(rú)果超出這(zhè)個範圍，将(jiāng)使氣流流(liu)過孔闆的(de)阻力損失(shi)增大,使計(jì)量值比實(shí)際流量高(gāo)，造成1%以内(nei)的附加計(ji)量誤差。
(3)孔(kǒng)闆孔徑尺(chi)寸測量不(bu)準确。沒有(you)及時送到(dào)檢定部門(mén)進行檢定(dìng),而是用遊(you)标卡尺在(zai)現場進行(háng)測量,由于(yu)沒有在标(biāo)準狀況下(xia)(絕對壓力(li)爲101.325kPa,熱力學(xué)溫度爲293.15K)進(jìn)行檢定.當(dang)現場溫度(du)較高時,所(suo)測孔闆孔(kǒng)徑值将偏(piān)高,造成流(liu)量計算值(zhí)比實際流(liú)量值偏高(gāo)。
(4)孔闆裝反(fǎn).使差壓降(jiang)低.造成計(jì)量氣量比(bi)實際氣量(liàng)偏小約10%-17%。
解(jie)決措施:
　　以(yi)上分析了(le)産生計量(liang)附加誤差(chà)的原因，爲(wei)了消除或(huò)減少附加(jiā)誤差,必須(xū)做如下幾(ji)項工作:
①根(gēn)據誤差産(chǎn)生的原因(yin),采取相應(ying)的措施。爲(wei)了正确測(ce)量流量,孔(kong)闆闆面必(bì)須平整、幹(gàn)淨,并且與(yu)管道的軸(zhóu)線垂直。孔(kong)闆開孔與(yu)管道軸線(xiàn)同軸同心(xin),上遊邊緣(yuán)必須是矩(jǔ)形,直角入(rù)口G+分尖銳(rui).銳緣如果(guo)形成圓弧(hú)rk,則rk必須小(xiǎo)于等于0.0004d。當(dāng)有斜邊開(kai)孔的孔闆(pǎn)被使用時(shí),必須把斜(xié)邊面向下(xià)遊安裝,否(fǒu)則會測量(liang)不準,造成(chéng)8%以上的負(fu)誤差。應當(dang)記住很重(zhong)要的一-點(dian),孔闆即使(shǐ)僅有細微(wei)的不标準(zhun)(如孔闆開(kāi)孔d入口邊(bian)緣缺口,闆(pǎn)面彎曲、加(jia)工粗糙,邊(biān)緣不尖銳(ruì),no>.004d,闆面髒,闆(pan)面方向安(ān)裝不當等(děng)),也會引入(ru)嚴重的測(ce)量附加誤(wu)差。所以在(zài)孔闆設計(jì)加工.檢驗(yàn).安裝和使(shi)用中,--定要(yao)确保符合(hé)标準。确保(bao)孔闆平整(zhěng)幹淨不變(bian)形、無缺口(kou)和無撞擦(ca)傷、直角入(rù)口邊緣尖(jiān)銳,以及正(zheng)确安裝都(dou)是十分重(zhong)要的。
②定期(qi)對孔闆進(jin)行檢查、清(qing)洗，按檢定(ding)周期及時(shí)送到檢定(ding)部門進行(háng)檢定。
③爲了(le)避免人爲(wei)過失造成(chéng)的計量誤(wù)差，要加強(qiáng)計量管理(lǐ)和人員的(de)培訓工作(zuo)。
4.差壓變送(song)器
　　差壓變(bian)送器 是指(zhi)能将差壓(yā)值變換成(chéng)(4~20)mA标.準模拟(nǐ)信号輸出(chū)至流量管(guan)理器或工(gōng)業控制機(ji)的儀表。很(hěn)大程度上(shàng),其精度的(de)高與低、性(xìng)能的好與(yǔ)壞,對流量(liang)計的計量(liàng)結果影響(xiang)十分大。實(shi)際工作中(zhong)，由于沒有(yǒu)按照設計(ji)要求進行(hang)差壓變送(song)器的選型(xíng).安裝和使(shi)用中的維(wei)護保養,導(dǎo)緻流量計(jì)産生計量(liàng)附加誤差(cha)的情況經(jing)常發生。
(1)差(chà)壓變送器(qi)的精度等(děng)級和量程(chéng)範圍的選(xuan)擇不正确(què),沒有按照(zhào)GB/T18603--2001《天然氣計(jì)量系統技(ji)術要求)進(jin)行選型，就(jiu)會造成“小(xiǎo)馬拉大車(chē)或大馬拉(la)小車”現象(xiàng)的出現.進(jìn)而引入計(ji)量附加誤(wù)差。
(2)差壓變(bian)送器的零(líng)位偏高(或(huò)低),造成差(cha)壓值偏大(dà)(或小),使計(ji)算氣量比(bi)實際氣量(liang)偏大(或小(xiao))。
(3)差壓變送(song)器的三閥(fa)組漏氣或(huò)堵塞。高壓(yā)閥漏氣，将(jiāng)導緻計算(suàn)氣量比實(shí)際氣量偏(piān)小，低壓閥(fa)漏氣将導(dǎo)緻計算氣(qì)量比實際(jì)氣量偏大(dà),平衡閥内(nei)漏将導緻(zhì)計算氣量(liàng)比實際氣(qi)量偏小。
解(jiě)決措施:
①嚴(yán)格按照GB/T18603-2001的(de)要求進行(hang)選型、安裝(zhuāng)。
②定期對差(cha)壓變送器(qì)進行回零(líng)檢查,發現(xiàn)有異常或(huo)超差情況(kuàng)時,及時進(jin)行校準到(dào)期檢定。
③定(dìng)期對差壓(yā)變送器進(jìn)行排污驗(yan)漏檢查。
④冬(dong)季氣溫下(xià)降，特别是(shi)油田伴生(shēng)氣含水量(liàng)增多，易發(fā)生凍堵,需(xu)增加排污(wū)次數,給差(cha)壓變送器(qi)加裝保溫(wēn)設備(如加(jiā)保溫箱和(he)伴熱帶)。
5.差(cha)壓信号傳(chuan)遞失真及(ji)引入的誤(wu)差
　　差壓信(xin)号傳送失(shī)真使得差(cha)壓變送器(qì)上接收到(dào)的差壓信(xin)号與節流(liú)裝置所産(chǎn)生的差壓(yā)信号不相(xiang)等,從而引(yin)起計量附(fu)加誤差。差(chà)壓信号傳(chuán)送失真包(bao)括穩态值(zhí)失真和動(dong)态失真。在(zài)穩定流條(tiáo)件下隻存(cún)在穩态值(zhí)失真,在脈(mò)動流條件(jiàn)下,既可能(neng)存在穩态(tai)值失真又(you)會有動态(tài)失真。穩态(tai)值失真可(ke)能引起的(de)部位和原(yuan)因有導壓(ya)管引向不(bu)合理、切斷(duan)閥設置不(bú)當、隔離液(ye)液位高度(du)不相等、正(zhèng)負壓引壓(ya)管坡度不(bu)合理.管内(nèi)介質密度(dù)不相等、 三(san)閥組 積液(yè)等。
(1)切斷閥(fa)設置不當(dāng)引起的誤(wu)差
　　GB/T21446-2008要求導(dǎo)壓管路上(shàng)的閥門除(chú)排污閥以(yi)外應采用(yòng)與導壓管(guan)同内徑高(gao)密封性能(neng)的閥門,優(you)選直通球(qiu)閥。但有的(de)節流裝置(zhì)廠家提供(gòng)的取壓閥(fa)門卻是針(zhen)形閥,很容(róng)易造成堵(du)塞和凍堵(dǔ),需要在訂(ding)貨時讓廠(chang)家直接配(pei)備球閥或(huò)進行現場(chǎng)更換。
(2)隔離(lí)液液位高(gāo)度不相等(děng)引起的誤(wù)差
　　導壓管(guan)線中帶隔(gé)離器是爲(wei)了利用隔(ge)離液将腐(fǔ)蝕性介質(zhi)同差壓變(bian)送器隔離(lí)。隔離液剛(gang)剛充罐時(shi).通過三閥(fá)組的平衡(héng)閥能使兩(liǎng)隻隔離容(róng)器中的隔(ge)離液液位(wèi)高度相等(děng),但是運行(hang)-段時間後(hòu)由于隔離(lí)液洩漏或(huò)在運行時(shi)誤開平衢(qú)閥,導緻隔(gé)離液液位(wèi)高度不相(xiang)等,從而引(yǐn)入附加差(cha)壓。
(3)導壓管(guǎn)線引起的(de)傳送失真(zhēn)
　　節流裝置(zhi)導壓管的(de)作用是将(jiāng)節流裝置(zhi)所産生的(de)差壓信号(hào)不失真地(dì)傳遞到差(cha)壓變送器(qi)，但從現場(chǎng)的實際情(qing)況看,導壓(yā)管的配置(zhi)還存在很(hen)大問題。
①上(shàng)遊或下遊(you)導壓管漏(lòu)氣主要發(fa)生在焊縫(féng)、閥門盤根(gēn).排污閥處(chù),将使計量(liàng)誤差增大(da)。
②導壓管路(lu)過長,産生(sheng)靜、差壓信(xin)号的失真(zhēn).造成計量(liang)附加誤差(cha)。
③導壓管過(guo)細，造成管(guan)路堵塞,冬(dong)季凍堵,計(ji)量儀表不(bú)能正常運(yun)行。
④上、下遊(yóu)導壓管方(fang)向接反,造(zao)成差壓信(xin)号嚴重偏(pian);小,計量誤(wù)差約30%。
⑤保證(zhèng)導壓管線(xian)合理的坡(pō)度是爲了(le)使管内可(ke)能出現的(de)氣泡較快(kuai)地升到氣(qì)體收集器(qì)内或母管(guǎn)内，使管内(nei)可能出現(xiàn)的凝液較(jiao)快地下沉(chen)到沉降器(qi)排污閥或(huo)母管内。導(dao)壓管線的(de)内徑和被(bei)測流體的(de)性質與總(zǒng)長度有關(guan)，如表1所示(shi)。導壓管線(xian)應垂真或(huo)傾斜敷設(she),其坡度應(yīng)不少于1:12,對(dui)黏度較高(gao)的流體,其(qi)坡度還應(yīng)增大,當導(dǎo)壓管線的(de)傳送距離(lí)大于30m時.應(yīng)分段傾斜(xié)，并在最低(dī)點設置沉(chén)降器和排(pai)污閥。當不(bu)出現凝液(yè)時可酌情(qíng)降低傾斜(xié)度。
 
　　爲避免(mian)正負壓信(xin)号管内介(jie)質溫度不(bú)-緻，導緻密(mi)度出現差(cha)異,引起傳(chuán)送失真，正(zheng)負壓管線(xiàn)應盡量靠(kao)近敷設，尤(yóu)其是導壓(yā)管線中出(chū)現凝液時(shi),導壓管線(xiàn)中的凝液(yè)會因環境(jing)溫度太低(di)而凝固、結(jié)晶或結冰(bīng)，因此需要(yao)伴熱保溫(wen)。
以上分析(xi)了産生計(jì)量誤差的(de)原因，要解(jiě)決問題還(hai)必須做好(hao)以下工作(zuo):
(1)嚴格按照(zhào)标準的要(yao)求進行導(dǎo)壓管的設(she)計安裝。
(2)新(xin)建計量裝(zhuang)置時對施(shī)工質量要(yao)高标準嚴(yan)要求，加強(qiáng)現場技術(shù)監督。
(3)加強(qiáng)計量裝置(zhi)的日常管(guǎn)理,加強對(dui)計量裝置(zhi)、計量儀表(biao)檢查維護(hu)，确保計量(liang)裝置無跑(pao)、冒、滴、漏現(xian)象的發生(sheng)。
(4)對氣質可(ke)能出現凝(ning)析液或環(huán)境溫度較(jiao)低時,應定(dìng)期對儀表(biao)的導壓管(guǎn)路進行放(fàng)空排污及(jí)蒸汽吹掃(sǎo),确保導壓(yā)管暢通。
三(sān)、結束語
　　解(jie)決了上述(shù)問題就能(neng)極大地消(xiao)除流量計(ji)的計量附(fu)加誤差。但(dan)影響流量(liang)計的計量(liang)誤差因素(sù)很多,如天(tian)然氣的組(zǔ)分影響.管(guǎn)道粗糙的(de)影響、電信(xin)号引線的(de)影響.上下(xià)遊用戶計(jì)量方式不(bu)同等。因此(cǐ),不僅要解(jiě)決上述問(wèn)題,還要改(gai)進工藝流(liu)程，加強計(jì)量監督檢(jiǎn)查,提升計(jì)量人員的(de)業務水平(píng),讓他們熟(shu)悉計量法(fa)律法規及(ji)計量交接(jie)協議的規(guī)定。隻有這(zhè)樣,才能使(shǐ)流量計的(de)計量附加(jia)誤差降至(zhi)最低,提高(gao)标準孔闆(pan)流量計的(de)計量正确(què)率。

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