摘要(yào)：從集輸(shu)氣站孔(kǒng)闆流量(liàng)計 計量(liàng)操作的(de)角度出(chu)發，在分(fèn)析孔闆(pan)流量計(jì)壓差計(ji)量和流(liú)量測量(liàng)原理的(de)基礎上(shang)，結合儀(yí)表、溫度(du)、壓力☔及(ji)壓差等(děng)對流⛷️量(liang)的影響(xiang)，闡述操(cāo)作過程(chéng)中，應重(zhong)視壓力(li)和壓差(cha)對高壓(yā)外輸用(yong)戶的影(yǐng)響，以及(jí)壓差對(dui)低壓外(wài)輸用戶(hu)計量精(jīng)度的影(yǐng)💛響。通過(guò)科學選(xuan)取合🏃🏻适(shì)的壓差(cha)量程提(tí)高輸氣(qì)計量精(jing)度，減少(shǎo)不必要(yao)的損失(shi)，實現計(jì)量創效(xiào)的目的(de)。
　　孔闆流(liú)量計由(yóu)一次裝(zhuāng)置(孔闆(pan)、取壓裝(zhuāng)置和前(qian)後直🏃‍♀️管(guǎn)段)和🤟二(er)次儀表(biǎo)(溫度傳(chuán)感器、 壓(yā)力變送(sòng)器 、 差壓(ya)變送器(qi) 和 流量(liang)計 )構成(cheng)［1］。一次裝(zhuang)置即節(jiē)流裝置(zhi);二次儀(yi)表即流(liu)量運算(suàn)裝置♌，壓(ya)力和差(cha)壓變送(song)器分别(bié)将節流(liu)裝置中(zhōng)的壓力(li)和壓差(cha)信号轉(zhuǎn)換成标(biao)準直流(liu)電流4～20mA信(xìn)号，溫度(dù)傳感器(qì)将🐅通過(guo)節流裝(zhuāng)置的流(liú)體溫度(du)轉換成(chéng)電阻信(xin)号，流量(liàng)積算儀(yi)将前三(san)者信号(hao)進行充(chōng)分運算(suàn)得出計(jì)量流量(liàng)。
　　由于孔(kǒng)闆流量(liang)計工序(xù)簡單、計(ji)量可靠(kào)而且成(cheng)本不高(gāo)，在氣體(ti)、液🚶‍♀️體和(he)蒸汽流(liu)量計量(liang)中被廣(guǎng)泛應用(yòng)。特别是(shì)在天然(rán)氣🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計量(liang)交易過(guo)程中，孔(kǒng)闆流量(liàng)計的應(yīng)用占90%以(yi)上。爲此(cǐ)，針對孔(kong)闆計量(liàng)方法形(xíng)成一套(tào)天然氣(qì)流量計(jì)量标準(zhǔn)SY/T6143-1996［2］，目的就(jiu)是要按(àn)照标準(zhǔn)要求安(ān)裝🚶‍♀️孔闆(pǎn)計量設(shè)備并規(guī)範操作(zuo)，把系統(tong)和不确(què)定性誤(wu)差控制(zhi)在允🚩許(xǔ)的範圍(wei)之内。
　　從(cóng)集輸氣(qì)站計量(liàng)的角度(du)出發，重(zhong)點闡述(shu)加強管(guan)理和操(cāo)作、提🔞高(gāo)計量精(jīng)度的方(fang)法，并以(yi)大嶺集(ji)輸氣站(zhan)🔅3個管道(dào)用戶端(duan)爲研究(jiu)對🤩象，在(zài)分析溫(wen)度、壓力(lì)及壓差(chà)等各要(yào)素對流(liu)量影響(xiang)的基礎(chu)上，定量(liang)研究各(ge)要素對(dui)計量精(jīng)度的影(ying)響，以得(dé)到提高(gāo)孔闆流(liú)量計計(ji)量精度(dù)的方🐕法(fǎ)。
1孔闆流(liú)量計的(de)結構和(he)測量原(yuán)理
　　孔闆(pǎn)流量計(ji)的結構(gòu)相對簡(jian)單，安裝(zhuāng)時在輸(shū)氣管道(dao)裏放入(ru)一個與(yǔ)管軸垂(chui)直的圓(yuan)孔金屬(shǔ)闆(即孔(kǒng)闆)，作🔞爲(wei)壓差計(ji)量的節(jie)流元件(jian)，孔闆中(zhōng)心要與(yǔ)管道中(zhong)心線一(yī)緻，但根(gen)據孔闆(pan)裝置取(qu)壓方式(shi)的差異(yi)，分爲法(fǎ)蘭取壓(yā)孔闆(圖(tú)1)和角接(jie)取壓孔(kǒng)闆。不同(tóng)的是法(fa)蘭取🧑🏽‍🤝‍🧑🏻壓(ya)在孔闆(pan)上遊和(hé)下遊各(gè)有一個(ge)放置測(cè)壓管的(de)取壓孔(kǒng)，通過測(ce)壓管測(cè)出管道(dao)内上、下(xià)遊的壓(ya)力得出(chū)壓差，進(jìn)而計算(suàn)流量;角(jiao)接🐆取壓(ya)孔闆可(ke)以單獨(dú)鑽孔取(qu)壓或環(huan)隙取壓(yā)，原理與(yu)法蘭取(qǔ)壓孔♋闆(pǎn)相似。

D———測量(liang)管道内(nèi)徑;d———工作(zuò)條件下(xià)孔闆開(kāi)孔直徑(jìng);E———孔闆厚(hòu)度;e———孔闆(pan)開孔厚(hou)度;lt———上遊(yóu)取壓孔(kong)間距;t2———下(xià)遊取壓(yā)孔間🎯距(ju);φ———取壓孔(kong)直徑;F———孔(kǒng)闆斜角(jiǎo)
　　天然氣(qì)流經孔(kong)闆時，流(liú)束局部(bu)收縮，流(liu)速加快(kuai)，靜壓力(lì)降低，在(zai)孔闆前(qian)後形成(chéng)壓差。孔(kǒng)闆的流(liu)量測量(liàng)以氣流(liu)的流速(sù)越大壓(ya)差就👣會(hui)越大爲(wèi)依據，它(tā)們之間(jiān)符合能(néng)量守恒(heng)定律和(hé)流體連(lián)續性方(fang)程。李長(zhǎng)俊和張(zhang)永紅對(dui)天然氣(qi)流💔量計(ji)算進行(háng)了詳細(xì)💃的推導(dǎo)［3，4］，得到了(le)天然氣(qi)體積流(liu)量Qn計算(suàn)公：

　　其中(zhong)，秒計量(liàng)系數An(3.1794×10－6)、流(liú)出系數(shu)C、漸進速(sù)度系數(shù)E、孔闆開(kāi)孔直🐅徑(jìng)🤟d、超♋壓縮(suo)因子FZ和(hé)流動溫(wēn)度系數(shù)FT均可看(kan)作常數(shu);p1爲孔闆(pan)上遊絕(jué)對靜壓(yā);Δp爲孔闆(pǎn)前後壓(ya)差;FG爲相(xiàng)對🍉密度(du)系數;ε爲(wei)可膨脹(zhang)系數。可(kě)以看出(chu)，氣體的(de)體積流(liu)量與d、p1和(he)Δp有關。
2影(yǐng)響流量(liàng)計量的(de)因素
　　對(duì)集輸氣(qì)站來說(shuō)，計量因(yīn)素主要(yao)受控于(yu)計量設(shè)備、氣源(yuan)性質和(hé)輸氣條(tiao)件。其中(zhong)計量設(she)備的影(ying)響誤差(chà)相對😍固(gù)定，且在(zai)允許💞範(fan)圍💁之内(nèi)。氣源性(xing)質包括(kuò)密度🚶‍♀️、壓(yā)縮因子(zi)等受氣(qi)體差㊙️異(yi)和含飽(bǎo)和水(油(you))的影響(xiang)，隻🔞要加(jiā)強管理(lǐ)、規範操(cao)作、準确(què)掌握其(qi)密度☂️變(biàn)化并做(zuo)好氣液(yè)分離，這(zhe)類誤差(cha)也能得(de)到有效(xiao)控制。這(zhè)樣式(1)可(kě)以進一(yī)步簡化(huà)爲:
其中(zhong)，Kn爲孔闆(pǎn)流量計(jì)常規參(can)數修正(zheng)系數，

　　基(jī)于大嶺(ling)集輸氣(qi)站的工(gōng)作經驗(yàn)，結合輸(shū)氣計量(liang)的溫度(du)、壓力、壓(yā)差和流(liu)量數據(jù)進行研(yan)究。大嶺(ling)集輸氣(qì)站2010年♈建(jiàn)成并投(tóu)産，設計(jì)輸❄️氣能(néng)力每天(tian)254萬方，氣(qi)源來💃自(zi)八屋氣(qi)站，2016年供(gong)氣用戶(hu)3個，其中(zhōng)高壓部(bù)分經分(fen)離器過(guò)濾直接(jiē)供給吉(ji)林銷售(shou)CNG大嶺站(zhan)，另一部(bù)分經分(fèn)離器過(guò)濾、水㊙️套(tao)爐和調(diào)壓撬調(diào)壓後供(gong)給長燃(rán)和長🏃🏻天(tiān)，夏天最(zuì)低日輸(shu)氣5萬方(fang)，冬季最(zui)高日輸(shū)氣88萬方(fang)，全年外(wài)輸天然(ran)氣近2億(yi)方，承📧擔(dan)着分公(gōng)司近三(san)分之一(yī)的輸氣(qì)任務。下(xià)面以♊CNG、長(zhang)天和長(zhang)燃供氣(qì)用戶(管(guǎn)道公♍稱(chēng)直徑分(fèn)别爲100、150、200mm)爲(wei)例進行(háng)說明㊙️。
2.1不(bu)同孔闆(pan)結構對(duì)Kn的影響(xiǎng)
　　選取CNG、長(zhǎng)天和長(zhǎng)燃用戶(hù)用氣穩(wěn)定時間(jiān)段的輸(shū)氣數據(jù)💞進🥰行分(fèn)析，以天(tiān)然氣體(tǐ)積流量(liang)Qn爲縱坐(zuo)标，溫壓(ya)梯度變(bian)化參數(shu)3600′爲橫坐(zuo)标，得出(chū)3個用戶(hu)計量設(shè)備的Kn'存(cún)在差異(yi)(Kn'=Kn/3600)，經拟合(he)發現(圖(tú)2、表1)，在不(bu)同條件(jiàn)下，CNG用戶(hu)Kn'值誤差(chà)小于2%，長(zhǎng)天用戶(hù)Kn'值誤🔞差(chà)小于3%，長(zhǎng)燃用戶(hù)Kn'值誤差(chà)小于5%，可(ke)以明确(què)的是輸(shū)氣壓力(lì)越高流(liú)量波動(dòng)越小，Kn'值(zhí)誤差就(jiu)越小，Kn值(zhí)誤差也(ye)♈就越小(xiǎo)。但從誤(wu)差範🆚圍(wéi)看，一套(tào)标準計(jì)量設備(bei)引起的(de)計量誤(wù)差在允(yun)許範圍(wéi)内。因此(cǐ)，集輸氣(qì)站可通(tong)過計算(suan)不同管(guǎn)道孔闆(pan)計量的(de)Kn，簡化生(shēng)産過🌍程(chéng)中的流(liu)量計算(suàn)👨‍❤️‍👨過程，從(cóng)而結合(he)輸氣任(ren)務動态(tai)地做👄好(hǎo)計量操(cao)作，完成(cheng)輸氣任(rèn)務。


2.2溫(wen)度、壓力(li)和壓差(cha)對輸氣(qì)計量的(de)影響
　　同(tóng)一計量(liàng)設備常(chang)數Kn一定(ding)，對流量(liàng)有影響(xiang)的有溫(wen)度、壓力(li)和壓差(chà)3個參數(shù)。表2列出(chū)了同一(yi)用戶計(jì)量過程(chéng)🐕中兩個(gè)參數相(xiang)同另一(yi)個🔴不同(tong)時的流(liú)量變化(hua)，可以看(kàn)出，當兩(liǎng)個參數(shu)相同📐時(shi)，溫度✔️變(biàn)化對流(liu)量的改(gai)變是有(yǒu)限的，而(ér)壓力和(hé)壓差的(de)波動對(duì)流量的(de)影響比(bi)較大。對(duì)于高壓(yā)外輸用(yong)戶CNG來說(shuō)，進站壓(ya)力受氣(qì)源供🈲氣(qì)與站内(nèi)輸氣的(de)雙重影(yǐng)響，波動(dòng)較大，但(dàn)它與壓(yā)差共同(tong)影響🤞着(zhe)流量，是(shi)高壓外(wai)輸用戶(hu)🌈最主要(yao)的兩個(ge)參數;而(ér)對于調(diao)壓外🔞輸(shū)用戶長(zhǎng)天和長(zhang)燃❌來說(shuō)，由于有(yǒu)調壓撬(qiao)🔞進行壓(ya)力調節(jie)，因此壓(yā)力波動(dòng)範圍顯(xian)著㊙️變小(xiao)，這樣壓(ya)差就成(chéng)爲了反(fan)映流量(liang)的最主(zhu)要參數(shu)🌂。

3根據壓(yā)差選擇(ze)合适的(de)量程
　　對(duì)集輸氣(qi)站來說(shuo)，除了加(jiā)強管理(li)和規範(fan)操作外(wài)，結合壓(yā)差🆚選擇(ze)好孔闆(pǎn)的量程(chéng)成爲提(tí)高孔闆(pǎn)流量計(jì)計量㊙️精(jīng)度的關(guān)鍵。在輸(shū)氣過程(cheng)中，用戶(hu)在不同(tong)時間段(duàn)和不同(tóng)季節的(de)用氣💘需(xū)求是變(biàn)化的，更(gèng)換孔闆(pan)的方法(fǎ)比較直(zhi)接。但是(shì)如果需(xū)要⛷️經常(cháng)更換，會(huì)因孔闆(pǎn)有限和(hé)頻繁操(cāo)作而不(bu)現實，并(bìng)且更換(huàn)孔闆的(de)過程就(jiù)會影響(xiang)計量精(jīng)度，這時(shi)就要🎯考(kao)慮調節(jie)計量量(liang)程，具體(ti)方法有(yǒu)以下兩(liang)種。
3.1選取(qu)合适的(de)孔闆量(liang)程
　　對于(yu)CNG高壓外(wai)輸用戶(hu)，從表1數(shù)據來看(kan)，最大壓(ya)差爲22kPa，但(dàn)在選擇(ze)壓差🥰量(liàng)程時，不(bu)能完全(quán)以統計(ji)的最大(da)壓差爲(wèi)依據，因(yīn)爲外輸(shu)壓💋力的(de)變化不(bú)受集輸(shu)氣站控(kòng)制，需要(yào)根據具(ju)體情況(kuàng)進一步(bu)計算，如(rú)最大瞬(shùn)時流量(liang)值爲15000m3/h，但(dan)進站壓(ya)力爲🌍1.5、5.4MPa時(shí)，最大壓(ya)差分别(bié)爲73、20kPa(實際(ji)統計💞數(shu)據)，考慮(lü)到數據(ju)的有限(xian)🐪性，因此(ci)最大壓(yā)差量程(cheng)範❓圍選(xuan)擇0～100kPa爲宜(yí)。對于低(di)壓用戶(hù)來✨說，以(yi)長天爲(wèi)例，當最(zuì)大瞬時(shi)流量爲(wei)15000m3/h，進站壓(ya)力爲0.7、1.2MPa時(shi)，最大壓(ya)差分别(bie)爲36、18kPa(實際(jì)統計數(shu)據)，最大(dà)壓差量(liàng)程範圍(wéi)爲0～60kPa即可(kě)滿足;當(dang)最🈚大瞬(shun)時流量(liàng)爲23000m3/h，進站(zhan)壓🤟力爲(wèi)0.8、1.1MPa時，最大(da)壓差分(fèn)别爲80、52kPa(實(shi)🚶‍♀️際統計(ji)數據)，最(zui)大壓差(cha)量程範(fan)圍爲0～100kPa即(jí)可滿足(zu)。
3.2動态調(diào)節孔闆(pan)量程範(fan)圍
　　當集(ji)輸氣站(zhàn)某一時(shi)期輸氣(qì)量減少(shao)或加大(dà)，更換孔(kong)闆又😄不(bu)現實時(shí)，可以考(kǎo)慮動态(tai)調節孔(kong)闆量程(cheng)。
　　如長燃(rán)用戶，原(yuan)最大壓(ya)差Δp1設定(dìng)爲100kPa，由于(yú)用氣淡(dàn)季到來(lái)，持續一(yī)段時間(jian)内最大(dà)流量不(bú)超過18000m3/h，溫(wēn)度爲5～12℃、壓(yā)力爲0.9～1.0MPa，壓(ya)差不大(dà)于42kPa，爲了(le)計量準(zhǔn)确，将最(zui)大壓差(chà)調整爲(wèi)70kPa就能滿(man)🤟足要求(qiú)。同時要(yào)✔️校驗儀(yi)💋表，使它(ta)符合JB/T10564-2006［5］的(de)規定🔞，最(zuì)大流量(liang)Qn1爲30000m3/h，壓差(cha)需降爲(wèi)70kPa，最大流(liu)量需降(jiàng)爲25000m3/h。由Δp1/Δp2=(Qn1/Qn2)2(Δp2爲(wèi)實際最(zuì)大壓差(cha))可知最(zuì)大壓差(chà)降爲70kPa時(shí)，實🍉際最(zui)大流量(liang)👌Qn2'=25100m3/h，這時模(mó)拟電流(liú)值應滿(mǎn)足25100/25000=(20－4)/(In2'－4)，In2'的值(zhi)爲19.94mA，即在(zài)電流信(xin)号記錄(lu)儀制式(shi)爲4～20mA的情(qíng)況下，原(yuan)參數爲(wèi)20mA時，每小(xiǎo)時走字(zi)1000個，調整(zheng)後爲19.94mA走(zou)字1000個，但(dàn)🏃‍♂️積算儀(yi)滿刻度(dù)爲20mA，就需(xū)計算出(chu)調整後(hou)20mA對應的(de)走字數(shu)爲每小(xiao)✨時1004字，作(zuo)爲校驗(yan)儀表的(de)參考［6］，即(ji)(20－4)/(19.94－4)=Sn2/1000(Sn2爲積算(suan)儀滿刻(ke)✏️度時走(zou)的字數(shù))。
4結束語(yǔ)
　　在集輸(shū)氣站計(jì)量過程(chéng)中，要想(xiang)提高孔(kong)闆流量(liang)計的計(ji)量精度(dù)，就要加(jiā)強管理(lǐ)并規範(fan)操作。除(chu)了按照(zhào)标準進(jin)✍️行孔闆(pan)計量設(she)備的安(an)裝并做(zuo)好維護(hù)和運行(háng)外，還要(yào)做好孔(kǒng)闆計量(liàng)的科學(xue)🌐操作，正(zheng)♌确使用(yong)孔闆流(liu)量計。
　　管(guǎn)理和操(cāo)作上要(yao)重視對(duì)氣源的(de)掌握和(he)跟蹤，不(bú)同氣田(tian)🈲的天然(rán)💔氣密度(dù)存在差(chà)異，集輸(shū)氣站氣(qì)源不單(dan)🌈一時，輸(shū)氣密度(du)不能💞保(bao)持長期(qī)穩定不(bú)變，因此(ci)，建議集(ji)輸氣站(zhan)要建立(li)氣樣取(qu)樣台賬(zhang)記錄和(he)規範要(yao)求，定期(qi)根據實(shi)測校正(zhèng)天然氣(qì)密度。同(tong)時，加強(qiáng)分離器(qi)🌏的使用(yòng)和保養(yang)，做好排(pái)液㊙️，确保(bao)氣水(油(you))進站後(hòu)能夠有(you)效分離(li)，避免因(yin)天然氣(qi)中含有(you)飽和水(shui)造成的(de)計量誤(wù)差。計量(liang)上要做(zuo)好技術(shù)調控，對(duì)于高壓(yā)外輸用(yong)戶要重(zhong)點考慮(lǜ)壓力和(hé)壓差兩(liang)個因素(su)，同🐅時壓(ya)差量程(cheng)選取時(shí)🐅要充分(fen)考慮到(dào)壓力波(bō)動的影(yǐng)響。對于(yú)低🏃🏻壓外(wai)輸用戶(hù)，因爲壓(yā)力波👅動(dòng)範圍小(xiǎo)，壓差爲(wèi)最主要(yào)因素，最(zuì)大壓差(cha)變化在(zai)量程合(hé)理範圍(wei)即可。總(zong)之，從♍提(tí)高集輸(shū)氣站操(cao)作計量(liang)精度🌈來(lái)看，要充(chōng)分考慮(lü)高壓外(wai)輸和🔱低(dī)壓外輸(shū)用戶的(de)區别，加(jia)強管理(lǐ)，規範操(cao)作，科學(xue)選擇壓(yā)差量程(chéng)，使集輸(shu)氣站🎯的(de)孔闆計(ji)量⭐更🌈加(jiā)精确。

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