摘(zhāi)要：根據差壓(ya)式孔闆流量(liàng)計
的工作原(yuan)理及組成，結(jie)合計量天然(ran)氣的實際情(qíng)況，分析了使(shǐ)用中誤差産(chan)生的原因，提(tí)出了改正或(huo)注意事🏒項,對(duì)生産有-定借(jiè)鑒意義。
前言(yán)
孔闆流量計(jì)
結構簡單,操(cao)作較方便,使(shi)用技術成熟(shu),使得其在管(guǎn)道計💋量中❗得(dé)到廣泛應用(yòng)，根據調查,在(zài)超聲波流量(liàng)計使用之✊前(qián)，差🐆壓式孔闆(pan)📞流量計在整(zheng)個油氣管道(dào)貿易結算中(zhōng)占🥰到了70%以上(shang)。随着儀表技(ji)💃🏻術和計量技(jì)術的快速發(fā)展，許多新型(xíng)計量設備得(de)到廣泛應用(yòng)🈚，但是孔闆流(liu)量計仍然是(shì)目前我國天(tian)然氣管道計(ji)量用得最多(duo)⚽的計量設備(bèi)，占整♉個貿易(yì)計量的50%左右(yòu)💚。
爲了規範孔(kong)闆流量計量(liang)，國家專門制(zhi)定了GB.2628和SY/T6143計量(liàng)标準,對計量(liàng)系統進行了(le)說明和要求(qiu)，同時,也出台(tai)天然氣場🥰站(zhan)儀表配備指(zhi)南，對計量系(xi)統儀器儀表(biǎo)🔞精度等級進(jin)行了要求。但(dàn)是由.于孔闆(pan)流量計量系(xì)統的結構特(te)點，決定了會(hui)産生兩種誤(wu)差❗,一種是基(jī)本誤差,這是(shi)流量計本身(shen)所存在的誤(wu)差,第二種是(shì)附加誤差,是(shi)⚽由🧑🏾🤝🧑🏼于流量計(jì)在使用時偏(pian)離了标準條(tiáo)件産生的🙇🏻。由(you)于人爲操作(zuo)的環節多，且(qiě)天然氣這一(yi)物質的計量(liang)是-種連💘續的(de)、不可重複的(de)計量,若不加(jiā)以适時監控(kòng),所引起的計(ji)量附加誤差(chà)相當大,尤其(qi)🏒當天然氣作(zuò)爲商品進行(hang)貿易結算時(shi)，爲供需雙方(fāng)🏃♀️帶來不利影(ying)響，本文分析(xī)了産生誤差(chà)的主要原因(yīn),提出精心管(guan)理，細緻操作(zuò)以減小計量(liàng)誤差的重要(yào)性。
計量原理(li)
(1)差壓式孔闆(pan)流量計包括(kuò)3部分:①現場取(qu)壓部分,包括(kuò)⭕高級孔闆閥(fá)、前後直管段(duàn)、導壓管;②溫度(dù)、壓力、組分補(bǔ)🤞償部分，包括(kuo)現場用
溫度(dù)變送器
、
壓力(lì)變送器
、天然(ran)氣組分分析(xi)儀計量的實(shi)時數據;③流量(liàng)計算部分，指(zhi)專用流⛱️量計(ji)算機(或計算(suan)儀)所安裝的(de)計量标準程(cheng)序。
(2)在實際應(yīng)用過程中，當(dāng)充滿管道的(de)流體流經管(guan)道内的節流(liú)件時，如圖1所(suǒ)示。
流線(xiàn)将在節流件(jiàn)處形成局部(bu)收縮，因而流(liu)速增加,靜壓(yā)力😄降低,于是(shi)在節流件前(qian)後便産生了(le)壓差。流體流(liu)量愈大,産生(sheng)的壓差愈大(da)，這樣可依據(jù)壓差來:衡量(liàng)流量的大小(xiǎo)。這種計量方(fāng)🐇法是以流動(dòng)連續性😄方程(chéng)(質量守恒定(ding)律)和伯努利(lì)方程(能量守(shou)恒定律)爲基(jī)礎的。壓📞差的(de)大小不僅與(yu)流量還與其(qi)他許多☂️因素(sù)有關，例如當(dāng)節流裝置形(xing)式或管道内(nèi)流體的物理(li)性質(密度、粘(zhān)度)不同時,在(zài)同樣大小的(de)流量下🌈産🈚生(sheng)的壓差也是(shì)不💃同的。以伯(bo)努利方程♍式(shì)和流體流動(dòng)的連續性方(fāng)程式爲依據(jù)🚩,天然氣流量(liàng)計算公式是(shi):
根據氣體易(yì)壓縮、密度差(chà)異大、受溫度(dù)影響大的特(tè)點，得出天然(ran)氣流量計量(liàng)的實用公式(shi)是:
式中:Qn一标(biāo)準狀态下氣(qì)體體積流量(liang);
Ah一常數,标況(kuàng)下爲0.008686;
ɑ0一特定(ding)流量系數;
Yre一(yi)計量管内壁(bi)流量修正系(xi)數;
bk一孔闆入(ru)口邊緣銳利(lì)度修正系數(shù);
Fr一雷諾數修(xiū)正系數;.
ε一氣(qì)體膨脹系數(shù);
d-孔闆在20°C下實(shi)測的開孔口(kǒu)徑;
Fa一孔闆熱(re)膨脹修正系(xi)數;
Fg一天然氣(qi)相對密度修(xiu)正系數;
Fz一超(chao)壓縮系數;
Ft一(yi)流體流動溫(wen)度修正系數(shu);
P1一孔闆上遊(you)側絕對壓力(lì);
hw一氣體流過(guò)孔闆時的差(cha)壓。
誤差因素(su)分析及技術(shu)要求
1基本誤(wù)差
(1)由計量裝(zhuāng)置本身精度(dù)所決定的誤(wù)差。由于孔闆(pǎn)流量計測👌得(de)的流量是根(gen)據差壓信号(hao)間接求得的(de)。從公式可以(yi)看出,影響計(jì)量精度的主(zhu)要因素是ɑ、F、ε等(děng)值💋。必須保持(chí)ɑ、F、ε均爲恒定值(zhí)，才能達到差(cha)壓和流量之(zhī)間有恒定的(de)對應關系🔆。但(dan)在實際🆚生産(chǎn)中,ɑ、F、ε都與某些(xiē)因🏃素有關，特(tè)别是流量系(xi)數📐ɑ,它是一個(gè)影響因素複(fu)雜🔱，變化範圍(wéi)大的重要系(xi)數,如果在計(jì)量過程中不(bú)能保證ɑ爲恒(heng)定值,則計量(liang)誤差将會較(jiao)大。
從資料和(hé)實驗證明,流(liú)量系數ɑ值與(yu)取壓點位置(zhì)、孔闆的開孔(kong)截面積和管(guan)道截面積比(bi)(m=d/D).雷諾數、管壁(bi)粗糙度、孔闆(pan)💯入口邊緣尖(jian)銳度有關。所(suo)以,标準孔闆(pan)的選用應👄符(fu)合下列技術(shù)要求:
●孔闆相(xiàng)對于開孔直(zhi)徑d的軸線中(zhōng)心對稱;
●孔闆(pǎn).上遊端面A應(yīng)于下遊端面(miàn)B平行,并且與(yu)開孔直徑d的(de)軸線♊垂直;
●孔(kong)闆A面、B面應無(wu)可見的損傷(shāng);
●孔闆開孔直(zhi)徑d的上遊測(cè)直角入口邊(biān)緣G應銳利,無(wú)毛刺和劃痕(hen)。
●孔闆開孔直(zhi)徑d的内圓柱(zhu)表面長度e應(ying)符合:0.005D≤e≤0.02D;
●孔闆的(de)厚度應符合(he):e≤F≤0.005D;
●孔闆下遊側(ce)出口邊緣H和(he)孔闆開孔圓(yuán)柱形下遊側(ce)出口♻️邊緣I應(yīng)無毛刺、劃痕(hen)和可見損傷(shāng);
●标準孔闆在(zai)使用過程中(zhōng)，會由于天然(ran)氣的侵蝕而(er)産生變形，從(cóng)而引起流量(liang)系數增大而(er)産生計量誤(wù)🌈差。因此孔闆(pan)的材質🈲也是(shi)保證孔闆工(gōng)作可靠和計(ji)量正确的一(yī)一👈個因素。用(yong)于天然氣計(ji)量的孔闆采(cai)制一般爲:Cr17、1Cr18Ni9TiC以(yǐ)及其他耐酸(suān)鋼。
(2)變送器和(hé)流量顯示儀(yí)表的精度對(duì)整套流量計(ji)系統⚽的精度(du)也很重要。目(mu)前,變送器大(da)多數采用的(de)都是4-20MA信❄️号,顯(xian)示儀✌️表采用(yong)數字信号，隻(zhi)要變送器現(xian)場安裝和系(xì)統接地沒有(you)問題，整個系(xì)統誤差不會(hui)受到影響。爲(wèi)了減小誤差(cha)，标準明确了(le)配套儀表的(de)技㊙️術要求,設(shè)計和使用單(dan)位🈲可以參考(kao)(見🙇🏻表1)。
(3)流量積(ji)算部分之間(jiān)的誤差,當溫(wen)度、壓力、差壓(yā)、組分等數據(jù)傳❌到流量積(jī)算器後目前(qián),積算器結合(he)已經輸入💋的(de)節流裝置基(ji)本信息計算(suàn)流量，積算器(qi)所安裝的計(ji)✌️量标準程序(xù)主要有SY/T6143标準(zhǔn)、AGA.3标準、ISO5167标準，在(zai)計量參數-緻(zhi)的情況下，通(tōng)過幾個标🙇♀️準(zhun)換算出的中(zhōng)間參🌍數和最(zui)終的計量結(jié)果不超過萬(wan)分之一。
2附加(jia)誤差
如果儀(yi)表的制造、選(xuǎn)型都嚴格按(an)照标準執行(háng)，而在安🈲裝和(hé)使👨❤️👨用過程中(zhōng)，沒有嚴格遵(zun)守技術要求(qiu)執行👅,就會造(zao)成附加誤差(cha),這種誤差的(de)大小是無法(fa)估計的。但是(shi)通過對造成(cheng)誤🍓差因素的(de)分析,可以将(jiang)誤差降低。孔(kong)闆💜計量系統(tǒng)💋安裝使用時(shí)，必須符合下(xia)列技術要求(qiú):(1)孔闆安裝時(shi)，他的開孔中(zhōng)心和管道中(zhong)心軸線同心(xin)，而且它的端(duān)面與管道軸(zhóu)線垂直。
(2)孔闆(pan)上、下遊側取(qǔ)壓孔軸線符(fú)合距孔闆上(shang)、下遊端面的(de)距離爲25.4±0.8mm的要(yào)求(目前國内(nei)絕大部分取(qu)壓方式采用(yòng)🛀法蘭取壓)。
(3)取(qǔ)壓孔的軸線(xiàn)應與孔闆上(shàng)下遊側2D計量(liang)管長度的内(nei)圓柱的軸線(xian)垂直，取壓孔(kong)的軸線與孔(kong)闆兩端面向(xiàng)外傾斜角的(de)夾角不大于(yu)3度。取壓孔直(zhí)徑不應大于(yú)0.08D。
(4)孔闆安裝需(xū)要前後直管(guǎn)段,直管段的(de)長度必須滿(mǎn)足标準要求(qiu)，必要時安裝(zhuāng)整流器。
(5)導壓(ya)管應采用耐(nai)腐蝕材料,其(qi)内徑不小于(yu)6mm,長度最好在(zài)🌍16mm以🐇内,導壓管(guan)應垂直或傾(qing)斜敷設,起傾(qīng)斜度不小于(yu)1:12.
(6)計量氣體溫(wen)度的溫度計(jì)最好安裝在(zai)孔闆下遊側(ce)直管段以外(wai)的地方，計算(suàn)氣量時應将(jiāng)此時所測的(de)氣流溫度💘換(huan)算成孔🔆闆上(shàng)💋遊側的氣流(liú)溫度，如果溫(wēn)度計安裝在(zai)孔闆上遊側(cè)，則溫度計套(tào)管與孔闆之(zhī)💋間的直管段(duàn)長度L應♌滿足(zú)下列規定:
當(dāng)溫度計套管(guǎn)直徑不大于(yu)0.03D時(D爲計量管(guan)内徑),L≥5D;
當溫度(du)計套管直徑(jing)在0.03D至0.13D範圍内(nei)時(D爲計量管(guǎn)内徑),L≥20D。
結束語(yu)
除了技術要(yao)求之外，孔闆(pǎn)節流裝置在(zai)長期運行後(hòu)，節流裝✔️置容(rong)易産生堵塞(sai)、結垢、磨損、腐(fu)蝕等現象,這(zhè)些都會帶🏃來(lai)附加誤差,同(tóng)🔴時由于受溫(wen)度等因素的(de)影響,變送器(qi)接頭容易産(chǎn)生洩漏,造成(cheng)壓力(或差壓(yā))損失，使用🚶♀️者(zhe)必須根據計(jì)量介💜質的情(qíng)況确定檢查(cha)周期。
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