摘要：孔闆流量(liàng)計 是一種廣泛使(shǐ)用的容積式流量(liang)計，本文簡要叙述(shu)了📞孔闆流⚽量✔️計的(de)工作原理,對孔闆(pǎn)流量計的計量誤(wù)差及原因進行了(le)分析并提出了相(xiang)應的措施，給工程(chéng)技術人員㊙️提供一(yī)定的幫🙇🏻助。
0引言
　　孔(kǒng)闆流量計結構簡(jian)單，操作較方便，使(shi)用技術成熟㊙️，使得(dé)其在管道計量中(zhōng)得到廣泛應用，據(jù)統計，目前🚩孔闆流(liú)量計是🏒我國天然(ran)氣管道計量用得(dé)最多的計量設備(bei)，占整個貿易計量(liàng)的50%左右。爲💔了規範(fàn)孔闆流量計量，國(guo)家專門制定了GB2628和(hé)👄SY/T6143計量标準，對計量(liang)系🚶統進行了說明(ming)和要求，同時，也出(chu)台天然氣場站儀(yí)表配備指南，對🌈計(ji)量系統儀器📧儀表(biao)精度等級進行了(le)要求。但是由于孔(kong)闆流量計計量系(xi)統的結構特點👉,決(jue)定了會産生兩種(zhong)誤差，一種是基本(ben)🐇誤差，這是流量計(jì)本身所存在的誤(wu)差，第二種是附加(jiā)誤差，是由于流量(liang)計在使🔴用時偏離(lí)了标準條件産生(shēng)的。由🌈于人爲操作(zuo)💜的環節多，且🔱天然(rán)氣這一物質的計(ji)量🏃🏻‍♂️是一種連續的(de)、不可重複的計量(liang)，若不加以适時監(jiān)控，所引起的計量(liang)附加誤差相當大(dà)，尤其當天然氣作(zuo)爲商品進行貿易(yi)結算時，爲供需雙(shuāng)方帶來不⚽利🔅影響(xiǎng),本文分析了産生(sheng)誤差的主要原因(yin)，并提出了⁉️相應的(de)整改措施。
1孔闆流(liú)量計的結構組成(chéng)及其測量原理
1.1結(jie)構組成
　　孔闆流量(liàng)測量系統一般由(you)節流裝置( 标準孔(kǒng)闆 )、 壓力變送器 、 差(chà)壓變送器 、 鉑熱電(diàn)阻 及其流量積算(suàn)儀組成。其中孔闆(pan)節流裝置包括孔(kong)闆、孔💞闆夾持器和(hé)上下遊直管段。其(qí)結構如圖1所示。

1爲(wèi)上遊側第二阻流(liu)件;2爲上遊側第一(yi)阻流件;3爲孔闆和(he)🤞孔闆夾持器;4爲差(cha)壓訊号管路;5爲下(xia)遊側第一阻流件(jiàn)
1.2測量原理
　　天然氣(qi)經過孔闆後，在孔(kǒng)闆前後産生差壓(ya)，實驗結果證明，天(tian)然氣的流量和差(chà)壓的平方根成正(zhèng)比，算出比例系數(shù)也就測出了流量(liàng)。
(1) 差壓式孔闆流量(liàng)計 包括三部分:①現(xiàn)場取壓部分，包括(kuo)高級孔闆閥、前後(hou)直管段、導壓管;②溫(wēn)度、壓力、組分補償(cháng)部分，包括現場用(yòng) 溫度變送器 、壓力(lì)變送器、天然氣組(zǔ)分分析儀計量的(de)實時數據;③流⛱️量計(ji)算部分，指專用流(liú)量計算機(或計算(suàn)儀)所安裝的計量(liang)标準程序。(2)在實際(jì)應用過程中，當充(chōng)滿管🚶‍♀️道的流👨‍❤️‍👨體流(liú)經管道内👣的節流(liu)件時，如圖2所示。

　　流(liú)線将在節流件處(chù)形成局部收縮，因(yīn)而流速增加🛀🏻，靜壓(ya)力降低，于是在節(jiē)流件前後便産生(sheng)了壓差。流體流💘量(liàng)愈大，産生的壓差(cha)愈大，這樣可依據(ju)壓差來衡量流👉量(liàng)的大小。這種計量(liàng)方法是以流動連(lian)續性方程(質量🤩守(shǒu)恒定律)和伯努利(li)方程(能量守恒定(ding)律)爲基礎的。壓⭐差(cha)的大小不僅與流(liu)量還與其他許多(duo)因素有關，例❓如當(dang)節流裝置形式或(huo)管道内流🙇🏻體的⛷️物(wu)理性質(密度、粘🔆度(dù))不同時，在同樣⚽大(dà)小的流量下産生(shēng)的壓差也是不同(tong)的。以伯努利方程(chéng)式和流體流動的(de)連續性方程式爲(wèi)依據🏒，天然氣流量(liang)計🌍算公🛀🏻式爲：

　　根據(ju)氣體易壓縮、密度(du)差異大、受溫度影(yǐng)響特點，得⭐出天然(ran)氣🛀流量計量的實(shi)用公式是:

　　其中:Qn爲(wei)标準狀态下氣體(tǐ)體積流量;Ah爲常數(shù),标況下爲0.008686;α0爲✍️特定(ding)流量系數;γre爲計量(liàng)管内壁流量修正(zheng)系數;bk爲孔闆入🌂口(kou)邊緣銳利度修正(zhèng)系數;Fr爲雷諾數修(xiū)正系數;ε爲氣體膨(péng)脹系數;d爲孔闆在(zai)20℃下實測的開孔口(kou)徑;Fa爲孔闆🐕熱膨脹(zhang)修正系數;Fg爲天然(rán)氣相對密度修正(zheng)系數;Fz爲超壓縮系(xì)數;Ft爲流體流動溫(wen)度修正系數❗;P1爲孔(kong)闆上遊側📞絕對壓(yā)力;hw爲氣🔞體流過孔(kǒng)闆時的差💋壓。
2誤差(chà)因素分析及技術(shù)要求
2.1基本誤差
(1)由(you)計量裝置本身精(jing)确度所決定的誤(wu)差。由于孔闆流量(liang)計測得的流量是(shì)根據差壓信号間(jiān)接求得的。從公式(shi)可💰以看出，影響計(ji)🌍量精确度的主要(yào)因素是α、F、ε等值。必須(xu)保持α、F、ε均爲恒定值(zhi),才👅能達到差壓和(he)流量之間有恒定(dìng)的對應關系。但在(zai)實際生産✊中，α、F、ε都與(yǔ)某些因素有關，特(tè)别是流量系數α，它(tā)是一個影響因素(su)複雜，變化範圍✉️大(da)的重要系數🌍，如果(guǒ)在計量過程中不(bú)能保證α爲恒定值(zhí)，則計量誤差将會(huì)較大。
　　從資料和實(shí)驗證明，流量系數(shù)α值與取壓點位置(zhi)、孔闆的🛀開孔截面(mian)積和管道截面積(ji)比(m=d2/D2)、雷諾數、管壁粗(cu)糙度、孔闆入口邊(biān)緣尖銳度有關。所(suǒ)以，标準孔闆的⁉️選(xuǎn)用應符合下列技(jì)術要求:
孔闆相對(duì)于開孔直徑d的軸(zhóu)線中心對稱;
孔闆(pǎn)上遊端面A應于下(xia)遊端面B平行，并且(qiě)與開孔直徑d的軸(zhou)線㊙️垂直;
孔闆A面、B面(mian)應無可見的損傷(shāng);
孔闆開孔直徑d的(de)上遊測直角入口(kǒu)邊緣G應銳利,無毛(mao)刺和劃痕🏃‍♀️。
孔闆開(kai)孔直徑d的内圓柱(zhu)表面長度e應符合(hé):0.005D≤e≤0.02D;
孔闆的厚度應符(fú)合:e≤F≤0.005D;
孔闆下遊側出(chu)口邊緣H和孔闆開(kāi)孔圓柱形下遊側(ce)出口邊緣I應無毛(máo)刺、劃痕和可見損(sǔn)傷;
　　标準孔闆在使(shi)用過程中,會由于(yu)天然氣的侵蝕而(er)産生變形👅,從而引(yǐn)起流量系數增大(da)而産生計量誤差(chà)。因此孔闆的材質(zhi)也是保證孔闆工(gong)作可靠和計量準(zhun)确的一個🐇因素。用(yòng)于天然氣計量的(de)孔闆采制一般爲(wei):Cr17、Cr18Ni9TiC以及其他耐酸鋼(gang)。
(2)變送器和流量顯(xian)示儀表的精确度(dù)對整套流量計系(xì)🎯統的精🏃确度也很(hen)重要。目前，變送器(qì)大多數采用的都(dōu)是4～20mA信号，顯示儀表(biao)采用數字信号，隻(zhi)要變送器現場安(ān)裝和系🌈統接地沒(méi)有問題，整個💰系統(tong)誤差不會受到影(yǐng)響。
(3)流量積算部分(fen)之間的誤差，當溫(wēn)度、壓力、差壓、組分(fen)等數據傳到📱流量(liang)積算器後，積算器(qi)結合已經輸入的(de)節💋流裝置基本信(xìn)息計算流量，積算(suan)器所安裝的計量(liang)标準程序主要有(you)SY/T6143标準、AGA3标準、ISO5167标準，在(zài)計量參數一緻的(de)情況下，通過幾個(ge)标準換算出的中(zhong)間參數和最終的(de)計🥰量結果不超過(guo)萬分之一🔅。
2.2附加誤(wu)差
　　如果孔闆流量(liang)計的制造、選型都(dou)嚴格按照标準執(zhí)行，而在安裝💛和使(shǐ)用過程中，沒有嚴(yán)格遵守技術要求(qiú)執行，就會造成誤(wu)差，這種誤差的大(dà)小是無法估計的(de)。但是通過🔞對造成(cheng)😄誤差因📞素的分析(xi)，可以将誤差降低(di)。
孔闆計量系統安(an)裝使用時，必須符(fú)合下列技術要求(qiú):
(1)孔闆安裝時，他的(de)開孔中心和管道(dào)中心軸線同心，而(er)且它💚的端🔞面與管(guǎn)道軸線垂直。
(2)孔闆(pan)上下遊側取壓孔(kong)軸線符合距孔闆(pan)上下遊端面的🛀🏻距(ju)離爲25.4±0.8mm的要求(目前(qian)國内絕大部分取(qǔ)壓方式采用♌法蘭(lan)取壓)。
(3)取壓孔的軸(zhou)線應與孔闆上下(xia)遊側2D計量管長度(dù)的内圓🆚柱的🔞軸線(xiàn)垂直，取壓孔的軸(zhóu)線與孔闆兩端面(mian)⭕向外♌傾斜🐆角的🈲夾(jiá)角不大于3度。取壓(yā)孔直徑不應大于(yú)0.08D。
(4)孔闆安裝需要前(qian)後直管段，直管段(duàn)的長度必須滿足(zu)标準要❌求❗，必要時(shi)安裝整流器。
(5)導壓(ya)管應采用耐腐蝕(shí)材料，其内徑不小(xiǎo)于6mm，長度最好🔞在16mm以(yi)内，導壓管應垂直(zhi)或傾斜敷設，起傾(qīng)斜度不小于1:12。
(6)計量(liang)氣體溫度的溫度(dù)計最好安裝在孔(kǒng)闆下遊側直管㊙️段(duan)以外的地方，計算(suan)氣量時應将此時(shí)所測的氣流溫度(dù)✏️換算成孔闆上遊(you)側的氣流溫度，如(rú)果溫💔度計安㊙️裝在(zai)孔闆上遊側，則溫(wēn)🍓度計套管與孔闆(pan)之間的直管段長(zhǎng)度L應滿足下列規(guī)定:當溫度計套管(guǎn)直徑不大于0.03D時(D爲(wèi)計量管内徑)，L≥5D;當溫(wēn)度計套管直徑👅在(zai)0.03D至0.13D範圍内🐕時(D爲計(jì)量管内徑❓)，L≥20D。
2.3其他方(fāng)面的差
（1）儀器本身(shen)産生的誤差
　　孔闆(pǎn)入口直角銳利度(dù)超出标準規定；管(guan)徑尺寸與計算不(bu)📐符；孔闆厚度誤差(chà)；節流件附件産生(shēng)台階、偏🙇‍♀️心；孔闆上(shang)遊端面不平整度(du)；環室尺寸産生台(tái)階、偏心；取壓位置(zhi)不🈲符合标準；焊接(jiē)、焊縫突出；取壓孔(kong)加工不規範或堵(dǔ)塞；節流件不同軸(zhou)度。
（2）安裝誤差
　　管線(xian)布置的偏離及取(qǔ)壓管産生積液，溫(wen)度傳感器測💔溫元(yuán)件距離裝置較遠(yuan)，其主要原因是裝(zhuāng)置前後直管段長(zhǎng)度不㊙️能滿足标準(zhǔn)要求。
（3）使用誤差
　　孔(kong)闆彎曲、變形及上(shàng)遊端面沉積髒物(wù)；上遊取壓管沉💃積(jī)髒物🔴；孔闆入口直(zhi)角邊緣變鈍、破損(sǔn)。
3解決天然氣孔闆(pan)計量問題的途徑(jing)
3.1依據标準,加強儀(yí)表的安裝、使用、維(wéi)護等管理,消除人(ren)爲誤差🌏
　　孔闆流量(liàng)計易于偏離标準(zhǔn)的原因，在于儀表(biǎo)本身的工作原理(lǐ)🈲與結構特點，儀器(qi)自身誤差是制造(zao)時産生的，安裝和(he)‼️使用誤差則是在(zài)安裝時或長期使(shǐ)用中由于流體介(jie)質腐蝕和磨損等(děng)：天然氣計量中🤟的(de)存在問題及解決(jué)方法腐蝕、磨損、沾(zhan)污等造成的🈲。因此(ci)，應嚴格🏃‍♂️按技術要(yao)求安裝流量計量(liàng)系統，消除安裝誤(wù)差。在使用過程中(zhōng)，操作🏃人員應做好(hao)系🔞統的檢修、維護(hù)、保養工作，延長其(qí)使用壽命，減小計(ji)量誤差。同時，在實(shi)際應用😍中應強化(huà)宣貫徹SY/T6143-2004标準力度(du)，标❄️準在附錄《節流(liú)裝置在使用中出(chu)現部分偏離标準(zhǔn)規定的處理》中規(guī)定，在實際應用中(zhong)采取在流出系數(shù)C中增加二個修正(zhèng)系數，即孔闆入口(kou)尖銳度修正✉️系數(shù)和管壁粗糙修正(zheng)系數，或者采用可(ke)換孔闆節流裝置(zhi)。因此在天然氣計(ji)量的實💯際應用中(zhōng)應深入研究，正确(que)掌握标準内容，嚴(yan)格按标準規定安(an)裝、使用、處理數據(ju)，确保天然氣流量(liang)計量的準确度滿(mǎn)足生産經營要🙇🏻求(qiu)。
3.2正确選用配套的(de)儀表
(1)測量天然氣(qì)流量的标準孔闆(pan)節流裝置的制作(zuò)應符合标準要求(qiu)，配套的壓力、差壓(ya)及Pt100鉑熱電阻的型(xíng)号、準确度和量程(chéng)應與現場工況條(tiáo)件相匹配，尤其是(shì)流量積算儀或計(ji)算機系統✍️配套軟(ruǎn)件及計量模🈲型，應(ying)等同📞采用SY/T6143-2004标準😍的(de)計算公式，或近AGAReportNo.3最(zuì)新版本。
(2)孔闆流量(liang)計測量範圍(量程(chéng)比)較窄，一般爲3∶1或(huò)4∶1，但可以在孔徑比(bǐ)0:1≤β≤0:75範圍内通過調整(zheng)标準孔闆的内徑(jìng)來擴大量程。但要(yao)選擇❄️較寬量程比(bǐ)的壓力和差壓變(bian)送器，智能積算☂️系(xì)統能輸入組份實(shí)時計算C值。
(3)現場安(an)裝條件要求高，往(wang)往無法滿足天然(rán)氣管網輸配氣計(jì)量🔴寬量程的需要(yao)。孔闆銳角邊的磨(mo)損、結垢等因素均(jun)會影響計量精度(dù)。需要經常檢查、清(qing)洗孔闆。用于貿易(yi)交接計量的測量(liàng)天然氣流量和标(biāo)☎️準孔闆、壓🛀🏻力和差(chà)壓變送器、溫🚩度變(bian)送器和氣相色🤩譜(pu)儀等配套器具,需(xu)按期檢定。
3.3引用國(guó)外先進技術，加快(kuài)新型流量計的開(kai)發
　　天然氣是21世紀(ji)日益重要的一次(cì)性能源，在天然氣(qì)國♍際貿🏃🏻‍♂️易中，能量(liang)計量幾乎已全面(mian)取代傳統的體積(ji)計😍量，而我國目前(qian)仍采用天然氣體(ti)積計量方式🎯。爲了(le)盡快與國際接軌(gui)，引進、消化、吸收㊙️近(jìn)幾年發展起來的(de)天然氣計量新技(jì)術成爲當務之急(ji)，使用單位可以與(yu)各科研究院所💃聯(lián)合攻關，開展天然(ran)氣能量計量的試(shi)⛱️驗工作，并在此基(jī)礎上加快技術💔裝(zhuang)備、計量儀表和計(jì)算方法的标準化(hua)建設步伐。爲了加(jia)快試驗開發的進(jin)度，建議引進國外(wai)先進的在線氣相(xiàng)色譜系統和流量(liàng)計算機，在消化引(yǐn)進技術的基💞礎上(shàng)發展适合我🌈國國(guo)情的天然氣能量(liàng)計量系統。
4結論
　　影(ying)響孔闆流量計的(de)計量誤差因素很(hen)多，如天然氣的組(zu)分影😄響🧑🏾‍🤝‍🧑🏼、管道粗糙(cāo)的影響、上下遊用(yòng)戶計量方式不📐同(tong)等等。因此，不僅要(yào)解決上述的幾個(gè)問題，而且還要改(gai)進工藝流程，加強(qiáng)計量監督檢查，提(tí)升計🏃🏻‍♂️量人員的業(ye)務水平，熟悉計量(liang)法律法規及計量(liàng)交㊙️接協議的規定(dìng)。隻有這樣，才能消(xiao)除流量計的計量(liàng)附加誤差，提高标(biāo)準孔闆流量計的(de)計量準确性。

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