摘要：随着世(shi)界天然氣工業的(de)迅速發展，天然氣(qì)貿🧑🏾‍🤝‍🧑🏼易的頻繁，對天(tiān)然氣的準确計量(liang)要求越來越高。目(mù)前國内孔闆流量(liang)計 占90%以上，而影響(xiang)該流量計 計量精(jīng)度的因素很多，包(bao)括流體特性、儀表(biǎo)性能、安裝、環境條(tiao)件等方面，要解決(jue)或減少這些影響(xiang)因素，必須加強管(guǎn)理🤞、正确選用儀表(biǎo)及加強技術培訓(xun)，提高人員🚶‍♀️素質。
1前(qian)言
　　天然氣在世界(jiè)能源結構中所占(zhàn)的比例不斷上升(sheng)，據統計1970年🤟爲17.7%，1980年爲(wei)18.8%，1990年爲21.5%，2000年爲22.3%，預計2010年(nian)爲24.3%。目前天然氣的(de)年産量已達⁉️到2.3×104億(yi)m3左右。天然氣的産(chan)區與其消費地區(qū)之間的距離就決(jué)定了此㊙️項能源的(de)國際貿易量頗大(da)，20世紀90年代以來此(ci)數字不斷上升🤩，現(xian)已達到4200億m3/a，其中75%以(yi)上由管道輸送，其(qí)餘則爲液化天然(ran)氣。我國是天然氣(qì)資👌源豐富的國家(jia)之一，天然氣遠景(jǐng)儲量約達38×104億m3，其中(zhōng)陸上占79%，海㊙️上占21%。天(tian)然氣的生産、利用(yong)過程是一個流程(chéng)複雜、規模大、速度(dù)快且連續運行的(de)系統。在這個系統(tǒng)中，無論是在井場(chǎng)、集氣站🔴、配氣站，還(hai)是在使用者家庭(tíng)都可見到用于不(bu)⭐同目的的⛷️各種流(liu)量測量儀表。其計(jì)量的準确與否受(shou)到人們🔞的普遍重(zhòng)視，因此計量的精(jīng)度是❄️選擇任何類(lei)型的流量計都必(bì)須考慮的重要指(zhǐ)标。在實際應用中(zhong)，影響流量計計量(liang)精度的因素很多(duō)。
2目前孔闆流量計(ji)計量中存在的問(wen)題
　　流量計量儀表(biao)品種多，計算模型(xíng)五花八門，如 标準(zhǔn)孔闆流量計 、 渦街(jie)流量計 、 漩渦流量(liang)計 、 超聲波流量計(jì) 等，除了标準孔闆(pǎn)流量計外，餘者皆(jie)缺乏必要的标準(zhun)或規範🔞支持。
　　孔闆(pan)流量計在20世紀初(chu)即使用于天然氣(qì)流量測量，經🔆過一(yi)❌個世紀的漫長發(fa)展過程，它已成爲(wèi)全世界🧡最主要的(de)天然☎️氣流量計🌈。據(ju)估計，目前在國外(wài)它約🛀占60%，而在國内(nei)占90%以上。美國AGA（美國(guó)燃氣協🍓會）No.3報告(孔(kǒng)闆流量計計量天(tian)然氣及其它烴類(lèi)流體)就是針對天(tiān)♍然氣計量的标準(zhǔn)，從中可🤞知，孔闆流(liú)量計測量天然氣(qi)流量已經進行過(guo)非常深入細緻的(de)研究試驗，積累了(le)豐富的實踐經驗(yan)，在量的基礎上産(chan)生了質的💯飛🌍躍，其(qi)标志就是标☁️準化(hua)——用标準孔闆流量(liang)計，可以無須校準(zhun)而确定信号(差壓(yā))與流量的關系，并(bìng)🆚估算其測量誤差(chà)，目前在全部流量(liàng)計中它是唯一達(da)到🎯此标準的。
　　孔闆(pan)流量計的主要特(tè)點爲結構易于複(fú)制、簡單牢固、性能(neng)穩定可靠、使用期(qi)限長、價格低等。整(zhěng)套流量計由節流(liú)裝置、 差壓變送器(qi) 和流量顯示儀(或(huo)流量計算機)組成(cheng)。它們可以分别由(you)💔不同廠家✉️生産，易(yi)于形成規模生産(chǎn)、經濟效益高，各部(bu)🆚分組合非常靈活(huo)，即使目前推出的(de) 一體化孔闆流量(liàng)計 ，亦可分開生産(chan)，再靈活組裝。
　　在現(xiàn)場惡劣工作條件(jian)下，節流裝置與差(cha)壓變送器及其連(lián)接♻️部分的引壓管(guan)線是使用維護的(de)重點。《天然氣流量(liang)的标☁️準孔闆計量(liàng)方法》(SY/6143-1996)中指出，天然(rán)氣從地層中👌開采(cai)出💁來，雖經分離、除(chu)塵和過濾，因其所(suǒ)含成份十分複雜(zá)，從單井計算、集氣(qì)計量到配氣計量(liàng)，氣體組分不同，所(suǒ)以節流🏃‍♀️裝置在使(shi)用中所受到的☁️腐(fǔ)蝕亦各不相同。特(te)别對孔闆直角入(rù)口邊緣和測量管(guan)内壁的沖刷、腐蝕(shí)尤♍爲嚴重，這将影(ying)響孔闆直角入口(kou)邊緣弧半徑🐅和測(cè)量管内壁的相對(dui)粗糙度，流出系數(shu)發生變化，流⭐量測(cè)量不确定度超出(chu)估計🆚數。輸出信号(hào)爲模拟信号，重複(fú)性不高，對整套流(liu)量☀️計的精度影💚響(xiang)因素多且㊙️錯綜複(fú)雜，因此精度提高(gao)㊙️的難度很大。
2.1被測(ce)流體特性的影響(xiang)
　　由于天然氣本身(shen)的性質，會随着外(wai)界環境溫度的🐪變(biàn)🥰化而發生複雜的(de)變化，從而影響流(liú)量計的測量㊙️精度(dù)。對于🔱天然氣的測(cè)量⛹🏻‍♀️，必須首先确定(ding)天然氣的工作溫(wen)度和壓力，以免造(zào)成密度和壓縮系(xi)數的過大變化。低(di)密度氣體🧑🏽‍🤝‍🧑🏻對某些(xie)測量方法呈現困(kun)難，此時就要改變(biàn)所選擇的測量方(fāng)法，或者進行溫度(du)和(或)壓力修正，以(yǐ)保證測量精度。在(zài)評估流量計的适(shi)應性時，還要掌握(wò)氣體的溫度—粘度(dù)特性，雖然氣體的(de)粘度随溫度和壓(ya)🚶‍♀️力變化較小，但是(shì)❗對流量計量的精(jīng)度還是有一定的(de)影響。
　　在礦場計量(liang)或測量含有雜質(zhi)的天然氣時，雜質(zhì)會腐蝕儀表接觸(chù)件，使接觸表面結(jie)垢或析出結晶，減(jiǎn)小活動部件的間(jiān)隙，從而改變流量(liang)計使用性能參數(shu)，降低敏感元件的(de)靈敏度或測量性(xing)♋能，影響計量精度(du)。
　　對于油田濕氣(伴(bàn)生氣)，其中含有大(da)量飽和水蒸氣，溫(wēn)度降🧑🏾‍🤝‍🧑🏼低👣時有水凝(ning)結；分離不淨的濕(shi)氣含有油滴或油(yóu)⁉️污，屬髒污介質🐆；間(jiān)斷計量，将有油、水(shuǐ)沉積在管線内。它(ta)們均屬于多組分(fen)流動💜，計量時應謹(jǐn)慎對待[1]。經驗表明(míng)，單相通用流量儀(yi)表用于多組分或(huo)多相流體，測量性(xing)能會改變(或🐇大幅(fu)度改變)。單相流動(dòng)的氣體有時也會(hui)呈現雙相，例如🌈濕(shi)氣中水微粒随着(zhe)天然氣流動，環境(jìng)溫度或天然氣壓(yā)力偏離原定狀态(tài)，儀表就可能不适(shi)🐉應。測量氣液雙相(xiàng)流時盡可能🌈采用(yong)分離後分相測量(liang)，以保證🔴最小測量(liàng)不确定度，然而在(zai)有些場合這種方(fang)法并不切實可行(hang)或不符🙇🏻合要求[2]。
2.2儀(yi)表性能的影響
　　孔(kong)闆流量計本身引(yǐn)起的誤差原因主(zhu)要有：孔闆入⭐口直(zhi)角銳㊙️利度，管徑尺(chi)寸與計算不符，孔(kong)闆厚度誤差，節流(liú)件附件産生台階(jie)、偏心，孔闆上遊端(duan)面平度🐪，環室尺寸(cun)産生🐆台階、偏心，取(qu)壓位置，焊縫突出(chu)，取壓孔加工不規(gui)範或堵塞及節流(liú)🛀件不同軸度等等(děng)。這些因素都有⭕可(ke)能影響孔闆的重(zhong)複性，重複性是由(you)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼儀器本身原理與(yǔ)制造質量所決定(ding)，它在過程控制應(yīng)用中是重要的指(zhi)标。而🚶‍♀️精度除取決(jue)于重複性外🔴，尚🈚與(yu)量值标定系統🔞有(yǒu)關。在實際應用💁中(zhong)，儀表優良的重複(fu)性被許多因素包(bao)括流體粘度、密度(dù)等變化所幹擾，都(dou)會影響測量精度(du)。若儀表輸出特性(xìng)是非🎯線性的，則這(zhe)種影響更爲突出(chū)。
　　流量儀表輸出主(zhu)要有線性和平方(fāng)根非線性兩種。大(da)部分流量儀表的(de)非線性誤差不列(lie)出單獨指标，而包(bao)含在基本誤差内(nèi)。然✍️而對于寬流量(liàng)範圍脈沖👄輸出用(yong)作總量🐆積算的儀(yi)表，線性度是一個(gè)重要指标，使有可(kě)能在流量範圍内(nèi)用同一個儀表常(chang)數，線♻️性度差就要(yào)👅降低儀表精度。
　　用(yong)于脈動流動場所(suǒ)，應注意儀表對流(liu)動階躍變化💔的❓響(xiǎng)應。有些🌈使用場所(suǒ)要求儀表輸出跟(gen)随流動變化，而另(ling)一些爲獲得綜合(he)平均值隻要求有(you)較慢響應的輸出(chu)。瞬态響應(transientresponse)常以時(shi)間常數或響應頻(pin)率表示，其值前🌏者(zhě)從幾毫秒到幾秒(miǎo)，後者在數百赫茲(zi)以下，配用顯示儀(yi)表可能相當大地(di)延長響應時間。Redmedloc認(ren)爲儀表的流量上(shàng)升和下降的動态(tai)響應不對稱會急(ji)劇增加測量誤差(chà)[3]。
2.3流量計安裝的影(ying)響
　　管線布置的偏(piān)離造成的安裝誤(wu)差是普遍性的，其(qi)🎯主要原因是現場(chǎng)不能滿足直管段(duàn)要求的長度。在流(liu)量計安裝時首先(xiān)應考慮管道的布(bu)置和天然氣的流(liú)動方向，有些雖然(rán)是能雙向工作的(de)儀表，在安裝時也(ye)要考慮正向和反(fan)向之間測量性能(néng)是否存在差異。
　　大(da)部分流量計儀表(biǎo)或多或少會受進(jin)口流動狀況的影(yǐng)響，因而必須保證(zheng)測量流體的良好(hao)流動狀況。輸送管(guan)道上安裝的定排(pái)量泵、往複式壓縮(suō)機、振蕩着的閥或(huò)調節器等都是常(chang)見的脈動源，上遊(you)管道布置和阻流(liu)件會引👣起流動擾(rǎo)動，另外管⭐道直徑(jing)和方向的急劇改(gai)變等不良布置，都(dōu)會産生脈動，流量(liang)計來不及跟随記(jì)錄脈動擾動，帶來(lai)測量誤差。因此應(yīng)考慮在儀表前後(hou)管道安裝支撐件(jian)。雖然脈動緩🌏沖器(qì)可清除或減小泵(beng)與壓縮機的影響(xiǎng)✉️，然而流量計還是(shì)應盡可能避開振(zhen)動或振動源爲好(hao)[3]。
　　流量計的信号輸(shu)出顯示有流量(體(ti)積流量或質量流(liu)量⛷️)、總量👌、平❗均流速(sù)、點流速幾種，亦可(ke)分爲模拟量(電流(liu)或電🤞壓)和脈沖量(liang)。目前大部分儀表(biao)系統，在儀🙇‍♀️表上或(huò)其附近結合着♋電(diàn)子設備。大功率電(dian)源不僅🔞會使儀表(biao)輸出脈沖波動，還(hai)會🔞影響儀表工作(zuò)性能🔞，如 電磁流量(liàng)計 的磁場被畸變(bian)，影響測量精度。因(yin)此電氣連接應有(yǒu)抗雜⁉️散電平幹擾(rǎo)的能力，并且信号(hào)電纜應盡可能遠(yuǎn)離電力電纜📧和電(dian)力源，将電磁幹擾(rǎo)和射頻幹擾降至(zhi)最❗低水平⭕。
2.4環境條(tiao)件方面的影響
　　因(yin)所使用環境條件(jiàn)不同于預期的，使(shi)儀表的一些性🌈能(neng)參㊙️數和硬件方面(miàn)也随之發生了改(gai)變，從而會改變流(liú)量計測量結果。例(li)如：環境溫度或介(jiè)質溫度🐇的急劇變(bian)化引☎️起濕度的變(biàn)化，高濕度🔴會加速(sù)大氣腐蝕和電解(jie)腐蝕并降低電氣(qi)絕緣，低濕度則容(rong)易産生靜電。
　　儀表(biǎo)的電子部件和某(mǒu)些儀表流量檢測(ce)部分易受環境溫(wēn)♈度變化影響。例如(rú)，儀表尺寸變化，通(tong)過儀表殼體傳熱(rè)改變流體密度和(he)粘度等，影響到顯(xiǎn)示儀表電子🌈元件(jian)時，将降低測量精(jīng)度。
　　此外，影響孔闆(pǎn)流量計計量的因(yin)素還有氣體流速(su)造成雷諾數範圍(wéi)不符合标準規定(dìng)、管道粗糙度影響(xiang)等。
3解決孔闆流量(liang)計計量問題的途(tu)徑
3.1加強管理，提高(gāo)人員素質
　　孔闆流(liú)量計易于偏離标(biao)準的原因在于儀(yí)表本身的工⚽作原(yuan)理與結構特點，儀(yi)器自身誤差是制(zhì)造時✊産生的，安裝(zhuang)和使用誤差則是(shi)在安裝時或長期(qi)使用中由于流體(ti)介質腐✨蝕、磨損、沾(zhan)污等造成的。因此(cǐ)，應嚴格按技術要(yào)求安裝流量計量(liàng)系統🔞，消除安裝誤(wù)差。在使用過程中(zhong)，操作人員應做好(hao)系統的檢修、維護(hù)、保養工作♍，延長其(qi)使用壽命，減小計(ji)量誤差。同時，在實(shí)際應用中應強化(hua)宣貫《天然氣流量(liàng)的标準孔闆計量(liang)方法》(SY/6143-1996)的力🐆度。其中(zhōng)提到了減少誤差(chà)的方法。如附錄“節(jiē)流裝置在使用中(zhōng)出現部分偏離标(biao)準規定的處理”中(zhōng)規☁️定在實際應用(yong)中采取在流出系(xì)🔞數中增加2個修正(zheng)系數，即🛀🏻孔闆入口(kou)尖銳度修正系數(shù)和管壁粗糙修正(zhèng)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，吃透(tou)《天然氣🌈流量🈚的标(biāo)準孔闆計🐉量方法(fa)》的精髓🔴，嚴格按标(biao)準規定安裝、使用(yòng)、處理數據🐇，保證天(tian)然氣計量的準确(què)性。
3.2測量儀表的正(zhèng)确選用
　　測量儀表(biǎo)應首選标準節流(liu)裝置，當流量變化(huà)範圍大時要考慮(lǜ)用寬量程智能差(chà)變，其它類型檢測(cè)儀表在相應🈲的計(ji)量天然氣😍的标準(zhǔn)出台前，應慎重選(xuan)用，二次儀表的💞計(jì)量模🧑🏾‍🤝‍🧑🏼型應符合SY/T6143-1996的(de)要求計算FZ能輸入(rù)組份，實時計算C值(zhi)。
3.3加強技術培訓，借(jiè)鑒國外經驗
　　引進(jìn)、消化、吸收近幾年(nián)發展起來的天然(rán)氣計量新技術。從(cong)國外情況來看，在(zai)天然氣國際貿易(yi)中能量計量幾乎(hu)已全面取代傳統(tong)的體積計量，而我(wǒ)國的天然氣計量(liang)領‼️域中體積計量(liàng)仍占統♈治地位。爲(wèi)了盡快與國際接(jiē)軌，使用單位可以(yi)與各科研究院所(suǒ)聯合攻關，開展天(tian)然氣能🈲量計量的(de)試驗工作，并在此(ci)基礎上完成标準(zhun)化。爲了加快試驗(yan)進度，建議引進國(guo)外先👨‍❤️‍👨進的在線氣(qi)相色譜系統和流(liú)量計算機，在消化(huà)引進技術的基礎(chǔ)上發展适合我國(guo)國情的天然氣能(néng)量計量系統。

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