[摘要]現場(chǎng)使用的孔闆流(liú)量計
在孔闆清(qing)洗時無法計量(liàng)天然氣流量，計(jì)量的公平、公正(zheng)性無法得到保(bao)證。實際生産中(zhōng)常通過經驗方(fāng)法進行估算，未(wei)引入進行補償(chang)，國家相關标準(zhun)也未💚說明是否(fou)需要進行流量(liàng)補償以及補償(chang)的方法。通⛱️過對(duì)孔闆✍️流量計的(de)工作原理及清(qing)洗維護時天然(rán)💰氣流态的分析(xi)，在現場采用孔(kong)闆流量計并聯(lián)和孔闆流量計(ji)與超聲波流量(liang)計串聯兩種方(fang)式，對孔闆清洗(xi)期間的天然氣(qi)流量💞進行比對(duì)。結果表明全年(nián)💚清📱洗48次，則估算(suan)流量💘與實際流(liu)量相差約3.4x10m3。結論(lun)如下:(1)管道内孔(kong)闆的存在與否(fou)，對管🌐道内天然(rán)氣流動有較大(da)影響:(2)孔闆清💘洗(xǐ)期間實際流量(liang)和經驗估算量(liang)有較大差值:(3)孔(kong)闆流量計清洗(xi)期間進行流量(liàng)補償🧡是必要的(de)。
标準孔闆流量(liang)計是一種非常(chang)成熟的流量計(jì),在多年♌的試驗(yan)和使用過程中(zhong)積累了大量的(de)數據和經驗，以(yǐ)💃其耐高壓，安裝(zhuāng)使用維護方便(bian)等諸多優點在(zai)🔆我國天🤩然氣計(jì)量中占有主導(dǎo)地位叫🔞。随着國(guó)家重點工程西(xī)氣東輸管道的(de)全線通氣,我國(guó)天然氣的應用(yòng)開始了一個新(xīn)的裏程。天然氣(qì)管道的迅速發(fā)展，要求對天然(rán)🌂氣流量進行更(geng)加正确的計量(liang)。天然氣在生産(chan)⁉️集輸過程中，天(tian)📞然氣氣質中含(han)有從地下帶出(chu)的油水及砂粒(lì)🔞粉塵，因此，天然(rán)氣在高速流動(dong)中不斷沖刷管(guǎn)道和設備，将會(hui)在孔闆表面沉(chén)積大量污物，使(shǐ)天然氣流量計(ji)量嚴重偏離正(zhèng)☂️常值，必須✏️通過(guò)周期性清洗孔(kǒng)闆來☁️糾正偏差(cha)。而在孔闆流量(liang)💰計清🔴洗過程中(zhōng)，由于沒有孔闆(pan)節流，計量将停(tíng)止，累⭐積也就終(zhong)止，而清洗孔闆(pan)時，又不能停🌍止(zhi)‼️供給天然氣,孔(kǒng)闆清洗期間的(de)天然氣流量無(wú)法正确獲得。現(xian)行國家标準GB/T21446-2008《用(yòng)标準孔闆流量(liang)計測量天然氣(qi)流量》規定了在(zài)天然氣輸送過(guo)程中的流量計(jì)👌算公式，但無孔(kong)闆流量計清洗(xi)期間㊙️的流量計(jì)算公式,也未說(shuo)明孔闆流量計(ji)清洗期間是否(fǒu)需要進行流量(liang)補償以及如何(hé)✊補償。
1孔闆流量(liang)計清洗期間流(liú)量補償現狀
在(zai)實際工作中,孔(kǒng)闆流量計清洗(xi)期間流經的天(tiān)然✔️氣流量一般(ban)通過經驗方法(fa)進行估算，未進(jin)行流量補償。主(zhǔ)要采用以下三(san)種☎️方式估算:
第(dì)一種:記錄孔闆(pan)清洗前n(n<=20)分鍾的(de)每秒平均量，再(zài)記🔅錄清洗過程(cheng)中的時間，即累(lei)積秒數，孔闆清(qīng)洗期間估算的(de)流量就是兩者(zhě)的乘積。
第二種(zhong):在孔闆清洗完(wan)畢後，從計量系(xì)統上電開始🌈計(jì)量起,采集n(n<=20)分鍾(zhong)的每秒平均量(liang)，孔闆清洗期間(jiān)估算的流量就(jiù)是每秒平均量(liang)與清洗孔闆過(guò)程中累積時間(jiān)秒數的乘積。
第(dì)三種:記錄孔闆(pan)清洗前n(n<=20)分鍾的(de)每秒平均量，孔(kong)闆清😘洗結🐪束,從(cong)計量系統上電(dian)開始計量起，再(zài)記錄n(n<=20)分鍾的每(měi)秒🚶♀️平均量,然後(hou)将兩個平均量(liàng)再做平均,孔闆(pan)清洗期間估👉算(suan)的流☔量就是最(zui)後的平均秒流(liu)量與清洗孔闆(pan)過程的時間秒(miao)累積的乘積。
通(tōng)過經驗方法估(gū)算孔闆流量計(jì)清洗期間的流(liú)量,就是📱平均瞬(shùn)時流量與孔闆(pan)清洗時間的乘(chéng)積。孔闆流量計(jì)清洗期間，沒有(yǒu)節流件，流速将(jiang)增加，除了利用(yong)平均瞬時流量(liàng)來估算，還需不(bu)需要㊙️另外進行(hang)流量補償呢?在(zài)行業領♍域中主(zhǔ)要有兩種認識(shí):一種認♌爲，孔闆(pǎn)流量計清洗時(shi)間短，天然氣在(zai)封閉管道中流(liú)動，流量變化🈲很(hen)小，無需補償;另(ling)一種認爲，在孔(kong)闆提出瞬間，流(liú)速增☔加，流量增(zeng)大，應該補償。行(hang)業領域内💞的這(zhè)兩種觀點目前(qian)都尚未得到有(you)效實驗論證💋，無(wu)法準确指導現(xian)場應用，因此，有(yǒu)必要通過理論(lùn)進行分析，并通(tōng)過實驗來論證(zheng)。
2孔闆流量計工(gong)作原理
差壓式(shì)孔闆流量計
是(shi)基于流體流動(dòng)的節流原理，利(lì)用流體流經節(jiē)流✌️元件時産生(sheng)的壓力差與其(qi)流量間的對應(ying)關系，通過測量(liàng)壓差實現對流(liu)量的測量。充滿(mǎn)管道的流體，當(dang)它們流經管🏃♂️道(dao)内的節流裝置(zhi)時，流束将在節(jiē)流🚶裝置的節流(liu)件處形成局部(bu)收縮，從而使🈲流(liu)速增加，靜壓力(lì)低，于是在節流(liú)件🔆前後便産生(shēng)了壓力降，介❄️質(zhì)流動的流量越(yuè)大，在節流件前(qian)後産生的壓差(cha)就越大，所以孔(kong)闆流量計可以(yi)通過測量壓差(cha)來衡量流✏️體流(liú)量的大小。流體(tǐ)流動的流量越(yuè)大，在節流件☎️前(qián)後産生的壓差(chà)就越大，所以孔(kong)闆流量計可以(yǐ)通過測量壓差(cha)來衡量流體⚽流(liú)量的大小。這🏃種(zhong)測量方法是以(yǐ)能量守衡定律(lü)和流動連續性(xìng)定律爲基準的(de)。
孔闆以開孔銳(ruì)利度來保證精(jing)度，對腐蝕、磨損(sǔn)、結垢、髒污敏感(gǎn)，長期使用精度(dù)難以保證，在天(tian)然氣輸送中，孔(kong)闆大量的接觸(chù)重烴、泥沙等，需(xu)經常拆下清洗(xǐ)。孔闆流量計清(qing)洗前與清洗期(qī)間天然氣流态(tài)見圖1、圖2。
GB/T21446-2008《用标準(zhun)孔闆流量計測(cè)量天然氣流量(liàng)》中，天然氣在标(biao)💰準㊙️參比條🔞件下(xia)的體積流量實(shí)用公式爲:
式中(zhōng):
qvn一天然氣在标(biāo)準參比條件下(xià)的體積流量;
Avn一(yī)體積流量計量(liàng)系數是采用計(jì)量單位而定;
C一(yī)流出系數;
E一漸(jiàn)近速度系數;
d一(yī)孔闆開孔直徑(jìng)，mm;
Fc一相對密度系(xì)數;
ε一可膨脹性(xìng)系數;.
Fz一超壓縮(suo)系數;
FT一流動溫(wen)度系數;
P1一孔闆(pan)上遊側取壓孔(kǒng)氣流絕對靜壓(yā)，MPa;
△P一氣流流經孔(kǒng)闆時産生的差(cha)壓，pa.
當孔闆流量(liang)計處于清洗過(guò)程中，孔闆被搖(yáo)至上閥⭕腔後，此(cǐ)時無壓差△P産生(shēng),也就無法用此(ci)公式對天然♌氣(qi)流量進行計算(suan)。
3現場實驗
3.1并聯(lian)孔闆流量計比(bǐ)對實驗
從一個(gè)完整的計量支(zhi)路來看，隻要它(tā)與下遊之間存(cun)在壓差,将孔闆(pǎn)提出計量管後(hòu)，計量管段處于(yú)全✍️通狀态，氣⛹🏻♀️流(liú)通過的橫截面(miàn)積驟然增加，由(yóu)于缺少阻力元(yuan)件孔闆的節流(liu)作用，此時通過(guò)的天然氣流速(sù)增加，總量也會(huì)随之增加7。
爲了(le)論證這個理論(lun)，選擇-一個上、下(xia)遊氣源相對穩(wen)定㊙️的計量點，站(zhan)場彙管上并聯(lián)安裝有兩條規(guī)格型号、工藝布(bù)局完全相似的(de)孔闆流量計J1、J2(DN150,表(biǎo)壓3.2MPa)進行實驗(圖(tu)3、圖4)。
實驗方法:選(xuan)擇在上下午不(bú)同時段，分别清(qing)洗J1和J2共做兩次(ci)實♍驗。清洗孔闆(pǎn)流量計J1(J2)，在清洗(xi)過程中，J1(J2)由于缺(que)少阻力元件孔(kong)闆的節流作用(yòng)，彙管中絕大部(bu)分天然氣流向(xiàng)J1(J2),J2(J1)瞬時流量(以下(xia)簡稱瞬量)減少(shao)，而彙管總瞬量(liang)(J1與J2的瞬量之和(he))在孔闆👅流量計(jì)清洗前後基🧡本(ben)穩定，通過彙管(guan)總瞬量減去J1(J2)清(qing)洗期🚶間J2(J1)平均瞬(shun)量📱，來推算出J1(J2)清(qīng)洗期間流經JI(J2)的(de)天然氣大緻瞬(shùn)量。利用天然氣(qì)大緻瞬量估算(suan)的🤟流量，與按照(zhao)經驗方法三(清(qīng)洗前後20分鍾平(píng)均瞬時流量)估(gū)算的流量進行(hang)對比。
3.1.1第一次實(shí)驗:清洗孔闆流(liú)量計JI(14分鍾)
(1)清洗(xi)孔闆流量計J1，清(qīng)洗前、中、後J1、J2、總瞬(shun)量如表1所示。
從(cóng)表1室驗數據可(kě)以看出，總瞬量(liàng)在孔闆清洗前(qián)和清洗後
基本(ben)一緻，由此可推(tui)算J1清洗期間瞬(shùn)量qJ1及總流量QJ1:
J1清(qīng)洗期間瞬量qJ1=926295-337685=588610(m3/d)，
J1清(qing)洗期間總流量(liang)QJ1=588610÷24÷60x14=5723(m3)
(2)清洗孔闆流量(liàng)計J1,清洗前、後20分(fèn)鍾J1瞬量如表2所(suo)示。
J1清洗期間瞬(shùn)量qu'=(389773+407071)+2=398422(m3/d)
J1清洗期間總(zǒng)流量Q1'398422÷24÷60×14=3874(m3)
從第一次(ci)實驗可以看出(chu)，孔闆流量計J1清(qīng)洗期間的👉實際(ji)🐅流量🍓約爲5723m3，利用(yong)經驗方法估算(suàn)的流量爲3874m3，兩者(zhě)相差47.7%，1.48倍。
3.1.2第二次(ci)實驗:清洗孔闆(pǎn)流量計J2(21分鍾)
(1)清(qīng)洗孔闆流量計(jì)J2，清洗前、中、後J1、J2、總(zong)瞬量如表3所示(shì)。
從表3實驗數據(ju)可推算J2清洗期(qi)間瞬量qJ2及總流(liu)量qJ2:
J2清洗期間瞬(shun)量qJ2=1125766-233185-892581(m3/d)
J2清洗期間總(zong)流量QJ2=892581+24+60x21=13017(m3)
(2)清洗孔闆(pan)流量計J2,清洗前(qián)、後20分鍾J2瞬量如(ru)表4所示。
J2清洗期(qī)間瞬量qu2'=(664076+700873)+2-682475(m3/d)
J2清洗期(qī)間總流量QJ2=682475+24+60x21=9953(m3)
從第(di)二次實驗可以(yǐ)得出，孔闆流量(liang)計J2清洗期間的(de)實🈲際🔞流量約爲(wèi)13017m3,利用經驗方法(fa)估算的流量爲(wei)9953m3，兩者相差30.8%，1.31倍。
3.2串(chuan)聯孔闆流量計(ji)與超聲波流量(liàng)計比對實驗
爲(wei)了進一步論證(zhèng)在孔闆清洗期(qi)間應進行流量(liang)補償，選擇一個(gè)無人值守單井(jǐng)站，該站井口産(chǎn)量較小，場站工(gong)藝簡單，有孔闆(pǎn)流量計和超聲(sheng)波流量計串聯(lian)，且兩套裝置的(de)直徑✊、工藝布局(ju)完全相似。.上遊(you)爲高級孔闆閥(fá)，下遊爲超聲波(bo)流量計置，管徑(jing)爲DN100，壓力✔️爲2.5MPa,兩台(tai)裝置相鄰不足(zú)20米。見圖5、圖6。
實驗(yàn)方法:清洗上遊(you)孔闆流量計，上(shang)、下午共清洗兩(liǎng)次，記錄在上遊(you)孔闆流量計清(qīng)洗期間，流經下(xià)遊超聲波裝置(zhi)的天然氣🏒流量(liàng)♍，推算清洗期間(jian)流經孔闆流量(liàng)計的天然氣流(liu)量大緻範圍。
3.2.1第(dì)一次實驗:清洗(xi)孔闆流量計16分(fèn)鍾
(1)清洗孔闆流(liu)量計前、後20分鍾(zhōng)瞬量如表5所示(shì)。
清洗期間瞬量(liang)q=(50355+50515)÷2=50435(m3/d)
清洗期間總流(liú)量Q=50435+24-60x16==560(m3)
(2)清洗孔闆流(liu)量計期間，下遊(yóu)超聲波流量計(jì)累積流🍓量如表(biao)6所示。
上遊孔闆(pan)流量計清洗期(qi)間流經下遊超(chāo)聲波流量計🎯的(de)總流量Q=33464622-33463894=698(m3)
從第一(yi)次實驗可以得(de)出,孔闆流量計(ji)清洗期間的實(shí)際流量🙇♀️約爲698m3，利(li)用經驗方法估(gū)算的流量爲560m3,兩(liang)者🥵相差💘25%，1.25倍。
3.2.2第二(er)次實驗:清洗孔(kong)闆流量計15分鍾(zhōng)
(1)清洗孔闆流量(liang)計前、後20分鍾瞬(shùn)量如表7所示。
清(qīng)洗期間瞬量q=(45213+45438)+2=45326(m3/d)
清(qīng)洗期間總流量(liang)Q=45256÷24÷60x15=471(m3)
(2)清洗孔闆流量(liang)計期間，下遊超(chao)聲波流量計累(lèi)積流量如表8所(suo)示📧。
上遊孔闆流(liu)量計清洗期間(jian)流經下遊超聲(sheng)波流量計🈲的❗總(zong)流❓量Q=33478820-33478227=593(m3)
從第二次(ci)實驗可以得出(chū)，孔闆流量計清(qīng)洗期間的實際(jì)流量♍約爲593m3,利用(yòng)經驗方法估算(suàn)的流量爲471m3,兩者(zhě)相差.26%，1.26倍。
4結論
從(cóng)現場實驗可以(yǐ)得知，在孔闆流(liú)量計清洗期間(jiān)，由于缺少阻⛷️力(li)✨元件孔闆的節(jie)流作用，管道内(nei)天然氣的流速(sù)加快，流經孔闆(pǎn)流👌量計的流量(liang)增加。因此，利用(yong)經驗方法(平均(jun)瞬時🌐流量)估算(suàn)的流量與實際(ji)流量相差較大(dà)。四次現🥰場實驗(yan)，實際流量與估(gu)算流量⛹🏻♀️相差最(zui)小爲25%，1.25倍，最大爲(wei)47.4%，1.48倍。假設某天然(rán)氣場站每天生(shēng)産的天然㊙️氣爲(wei)5x106m3,每周清洗一次(ci)，每次20分鍾,按☁️照(zhao)實🚶際流量與估(gū)算流量相差🌈1.25倍(bèi)計算,則估算流(liú)量與實際流量(liang)相差約69445m3。全年清(qīng)洗48次，則相差約(yue)3.4x106m3。清洗次數越多(duo)、時間越長，流量(liàng)損失也就越♍大(dà)。如果不進行🆚流(liú)量補償，勢必會(hui)造成估算的🐕天(tian)然氣流量偏⭐低(dī)，有失計🔴量的公(gōng)平、公正。因此，在(zai)估算天然氣流(liú)量時進行補🍉償(cháng)是😘非常必要的(de)。
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