摘要：文章結(jié)合孔闆流量(liang)計的基本原(yuan)理及主要特(te)性，闡♌述孔闆(pǎn)流量計在天(tiān)然氣計量上(shang)的應用情況(kuàng)，總結問題，探(tàn)讨📐解決🙇‍♀️方法(fǎ)，爲今後在設(shè)計中使用孔(kǒng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼闆流量計積(ji)累經驗。
0引言(yan)
　　孔闆流量計(jì) 是目前世界(jiè)上應用範圍(wéi)最爲廣泛的(de)流量計量儀(yí)表之一。所有(yǒu)單相流體都(dōu)可以測量。由(yóu)于應用曆史(shǐ)悠久，在試🈲驗(yàn)研究中積累(lei)的豐富資料(liào)和統計數據(ju)，用幹标的方(fāng)法🌈即可保證(zheng)流量計計量(liang)💋精度，這在所(suo)👅有流量儀表(biǎo)中是唯🛀🏻一的(de)。多年應用經(jing)驗及現場實(shí)🌈流對比證明(míng)，孔闆流量計(jì)❄️工作非常穩(wen)定可靠。
　　 孔闆(pan)流量計在天(tiān)然氣計量方(fāng)面應用廣泛(fàn)，目前全國🚶許(xǔ)多油氣田、長(zhang)輸管道的天(tiān)然氣交接計(jì)量都采用孔(kong)闆流量計完(wán)成，到現💯在已(yi)經形成了許(xu)多應用經驗(yàn)，值㊙️得總結探(tàn)讨。
1孔闆流量(liàng)計類型
　　 目前(qian)廣泛使用的(de)孔闆一次裝(zhuang)置分爲兩種(zhǒng)，一種是簡易(yi)孔闆截流裝(zhuāng)置，一種是高(gāo)級孔闆閥。
　　 簡(jian)易孔闆截流(liu)裝置：無孔闆(pan)升降機構，必(bì)須停止介☔質(zhì)輸送才能完(wan)成孔闆檢查(cha)及更換，結構(gou)簡單，造價低(di)。
　　 高級孔闆閥(fa)：精度比簡易(yì)孔闆截流裝(zhuāng)置高，檢查、更(geng)換孔闆、維修(xiu)時可以不停(ting)止生産，在線(xian)進行，由于具(ju)有孔闆升降(jiàng)機構，能夠很(hen)快在線完成(cheng)孔闆檢查及(jí)更換。操作靈(ling)活💛方便。
2工作(zuo)原理
　　 流體在(zai)流動過程中(zhong)，在一定條件(jiàn)下，流體的動(dong)能和✔️靜壓能(néng)🙇🏻（壓力能）可以(yǐ)互相轉換，并(bìng)可以利用這(zhè)種關系來測(ce)量流體的流(liu)量1。
　　 介質流經(jing)管道中孔闆(pǎn)所在的截面(mian)時，由于流通(tong)面積突然縮(suō)小，促使流束(shu)産生局部收(shōu)縮，流速加快(kuài)，靜壓力降低(dī)，因而在孔闆(pǎn)前後出現壓(ya)力差（簡稱差(cha)壓）。可以通🚶過(guò)測量☂️此差壓(yā)的大小🤩按一(yī)定的函數關(guan)系來計算出(chu)流量值。根據(ju)能量守恒定(dìng)律及流體連(lián)續性原理，節(jie)流裝置的流(liu)量方程可以(yǐ)寫成：

　　 式中，M爲(wei)質量流量，kg/s；Q爲(wèi)體積流量，m3/s；ɑ爲(wei)流量系數；?爲(wèi)流量👅膨脹系(xì)數；F0爲節流裝(zhuāng)置開孔截面(mian)積，m2；ρ1爲流體流(liu)經節🧡流元件(jian)前的密度，kg/m3；Δρ爲(wèi)節流元件前(qián)後壓力差，即(ji)Δρ＝ρ1－ρ2，Pa。
　　 由式（1）和（2）可見(jiàn)，天然氣流經(jīng)節流裝置（孔(kǒng)闆）時的體積(jī)（質🈲量）流量與(yu)産生的差壓(yā)平方根成正(zheng)比。基于此原(yuán)理，孔闆流🏃‍♂️量(liàng)計通過測量(liàng)孔闆前後差(cha)壓，經過計算(suan)換算出🌈天然(ran)氣的流量。
3孔(kong)闆流量計的(de)選型和安裝(zhuāng)
3.1孔闆流量計(ji)選型
　　 我們所(suo)說的孔闆流(liu)量計實際上(shàng)是許多儀表(biao)組成的一個(ge)整體，其選型(xíng)包括高級孔(kǒng)闆閥、 差壓變(biàn)送器 、 壓力變(biàn)送器 、 溫度變(bian)送器 的選型(xing)。
　　 孔闆流量計(ji)的選型最基(ji)本内容即是(shì)通過計算獲(huò)得孔闆片标(biao)準開口尺寸(cun)d20和孔闆片前(qian)後差壓值。目(mù)前我們采用(yong)符合GB/T21446-2008标準2的(de)計算軟件，其(qi)計算步驟簡(jian)述如下：
1）輔助(zhù)計算：
　　 首先設(shè)計人員根據(ju)管道介質流(liú)量确定d20，即20℃條(tiao)件下檢測的(de)測量🈲管直徑(jìng)（孔闆閥孔徑(jìng)）。需要注意的(de)是在滿足計(jì)量能力的條(tiao)件下，應選擇(ze)内徑較小的(de)測量🚶管，提高(gāo)差壓和孔徑(jing)比。
計算天然(ran)氣真實相對(dui)密度、密度、壓(yā)縮因子和超(chao)壓縮系數。
計(ji)算天然氣等(děng)熵指數、動力(li)粘度。
計算管(guǎn)徑雷諾數。
2）計(ji)算順序：
計算(suàn)近似值
　　 将β近(jin)似值帶入工(gōng)時最終求出(chu)值（孔徑比）和(hé)d值（開孔直徑(jing)），進而求出d20，即(ji)孔闆在20℃條件(jian)下測量出的(de)孔徑值♍。
　　 需要(yào)注意的是，由(yóu)于單片孔闆(pǎn)量程比隻能(néng)達到1：3，最🌈多不(bu)超過1：4，因此對(dui)于流量範圍(wei)較大的工況(kuàng)，可将流🚶‍♀️量值(zhi)分作2～3段，分别(bie)計☁️算出口徑(jing)從大到小的(de)2～3片孔闆。
　　 結合(he)孔闆閥孔徑(jìng)、孔闆開孔直(zhi)徑和介質工(gong)藝條件，就可(ke)以計算出ΔPmax和(he)ΔPmin。
　　 計算完畢後(hou)，結合工藝介(jie)質條件即可(kě)選擇适合設(shè)計工況的高(gao)級孔闆閥和(hé)孔闆片，并可(ke)确定差壓檢(jiǎn)測範圍，再根(gēn)據💁工況👌确定(ding)壓力、溫度補(bǔ)償儀表的測(cè)量範圍，孔闆(pǎn)閥的選型就(jiu)完成了。
3.2孔闆(pan)流量計的安(ān)裝
　　 孔闆流量(liàng)計的安裝調(diào)校，必須嚴格(ge)按照相關國(guó)家标準GB/T21446-2008進㊙️行(háng)😍。
1）直管段的要(yao)求
　　 速度式流(liu)量計都有前(qian)後直管段的(de)安裝要求，用(yong)以✔️起到被🐕測(ce)流體穩流的(de)作用，孔闆流(liu)量計的直管(guǎn)段💋由其前端(duan)安裝的阻流(liu)件⁉️形式和直(zhi)徑比确定，在(zai)阻流件和值(zhí)确定的情況(kuang)下，可以通過(guo)查詢GB/T21446-2008來确定(ding)直管段長度(dù)，GB/T21446-2008規定了各種(zhong)阻流件要求(qiu)的最短直管(guan)段📞長度，但在(zai)孔♋闆上遊安(an)裝整流器的(de)情況下，可以(yǐ)縮短直管段(duàn)的長度，因此(ci)該标準也推(tui)薦采用整流(liu)器。
　　 根據規範(fàn)的要求，目前(qián)我們的設計(jì)中均在孔闆(pǎn)上🈲遊🤩設💚置了(le)🥵流動調整器(qì)，按照規範規(gui)定，在孔闆上(shàng)遊13D（孔闆閥内(nèi)徑）處安裝整(zheng)流器，再保證(zheng)30D的前直管段(duàn)的情況下，可(kě)以滿❌足任何(he)上遊阻流件(jian)下的安裝，目(mu)前🚶這樣的直(zhí)管段配置已(yi)經在設計中(zhōng)普遍采用，相(xiàng)對😘而言，後直(zhí)管🏃‍♀️段的确定(dìng)則比較簡單(dan)，僅僅由直徑(jìng)比确定，直管(guǎn)段安裝如圖(tu)1所示。

　　 值得注意(yi)的是，由于安(ān)裝在孔闆上(shàng)遊和阻流件(jiàn)之間的直管(guan)段由兩種管(guǎn)段組成，一截(jie)是孔闆配套(tào)提供，一🤞截是(shì)工程上提供(gòng)，兩種管段可(ke)能存在内徑(jing)不🈲完全一樣(yang)的情況，這樣(yang)📱會形成一個(ge)凸台，根據經(jīng)驗，10D之外台階(jiē)h不超過2%的圓(yuan)度要求即可(kě)。
　　 管段必須是(shì)直的，當與管(guǎn)道直線的偏(piān)移不超過其(qí)長度的0.4%時✌️，即(ji)❌認爲管道是(shi)直的。通常隻(zhī)需目測檢驗(yàn)✌️，上下遊直🆚管(guǎn)段♊對接引起(qi)的管道直線(xian)的偏差也應(ying)不超過其長(zhang)度的0.4%。
2）孔闆安(an)裝要求
　　 孔闆(pǎn)應與節流裝(zhuāng)置中的直管(guan)段對中。實驗(yàn)表明，孔闆偏(pian)✉️心引🌂起🔞的計(jì)量誤差一般(bān)在2%以内，孔徑(jìng)比值愈🤩高，偏(pian)心率影響愈(yu)大，應不用值(zhí)高的孔闆。
　　 不(bu)能使孔闆發(fa)生彎曲或變(biàn)形，否則将導(dao)緻流量測量(liàng)誤🤟差較大。在(zai)法蘭取壓的(de)孔闆上進行(hang)測試，孔闆彎(wan)曲産生的最(zui)㊙️大誤差約爲(wei)3.5%。
3）變送器安裝(zhuang)要求
　　 差壓和(hé)壓力引壓管(guan)段在不影響(xiǎng)儀表安裝操(cāo)作的⛹🏻‍♀️前提下(xia)應盡量短，這(zhe)樣便于保溫(wēn)和防凍，同時(shí)因具有一定(ding)斜度，使天然(rán)氣中産生的(de)凝液不緻在(zài)變送器側彙(hui)集3。
4）其他安裝(zhuang)要求
　　 所有墊(nian)片不能用太(tai)厚的材料，最(zuì)好不超過0.5mm，墊(niàn)片不能突出(chū)管壁内否則(zé)可能引起很(hen)大的測量誤(wù)差。
凡是調節(jiē)流量用的閥(fá)門，應裝在節(jie)流件後最小(xiao)直管段長⭐度(dù)以🔴外。
節流裝(zhuāng)置在工藝管(guǎn)道上的安裝(zhuang)，必須在管道(dào)清洗吹💋掃後(hòu)㊙️進行。
4存在問(wèn)題及解決方(fāng)法
4.1存在的問(wèn)題
1）儀表本身(shen)計量精度問(wen)題
　　 盡管孔闆(pǎn)流量計自動(dong)計量系統的(de)發展越來越(yue)完🌈善，但由💯于(yu)👉設備、測量儀(yi)表本身的原(yuán)因和自動計(ji)量技術🌈上的(de)局限性，在提(tí)高🌍計量的準(zhǔn)确性和數據(ju)處理上，仍存(cún)在一些問題(tí)。
　　 測量的重複(fu)性、精确度在(zai)流量計中屬(shǔ)于中等水平(píng)，孔📞闆流量計(ji)在流體較爲(wèi)幹淨、直管段(duan)較長、流體處(chu)于紊㊙️流狀☀️态(tai)（雷⭐諾數大于(yu)4000）時，測量精度(du)較高。但由于(yú)🙇‍♀️氣質、計量直(zhi)管段沒有♌達(da)到要求，造成(cheng)☎️孔闆入口銳(ruì)角損傷；液體(ti)及固體污物(wu)堆積在孔闆(pan)表面，使孔闆(pan)表面粗糙度(du)改變，大大增(zeng)加測量誤差(chà)。
2）量程比問題(ti)
　　 孔闆流量計(ji)測量範圍太(tài)窄，這是此種(zhǒng)流量計應用(yòng)上的最大不(bu)足，由于儀表(biǎo)信号（差壓）與(yǔ)流量爲平方(fang)關系✂️，一般測(ce)量範圍度僅(jǐn)❌3∶1～4∶1。
3）安裝問題
現(xiàn)場安裝條件(jian)要求較高，需(xu)要較長的直(zhi)管段，在工程(cheng)中有時難以(yǐ)滿足。
孔闆閥(fa)與差壓、壓力(lì)檢測儀表之(zhi)間引壓管線(xian)易産生洩漏(lou)、凍堵等問題(ti)。
4）使用中産生(sheng)的問題
　　 孔闆(pan)彎曲變形，上(shàng)遊端面沉積(ji)髒物，孔闆入(rù)口直角邊緣(yuán)☎️破損等問題(tí)都會影響到(dao)計量精度。
4.2解(jiě)決天然氣計(ji)量問題的途(tu)徑
1）保證安裝(zhuāng)質量，勤于維(wei)護
　　 可以看到(dao)，很多安裝和(he)維護的問題(tí)往往影響到(dào)孔闆流量計(ji)測❄️量精度，因(yin)此安裝時必(bi)須嚴格按要(yao)求施工，消除(chu)安裝💰誤差。在(zài)使用過程中(zhōng)，操作人員應(yīng)做好系統🔞的(de)檢修、維護、保(bao)養工作，延長(zhang)其使用壽命(mìng)，對于實際使(shi)用中的壓力(li)、溫度、流量等(děng)工況參數的(de)變化，應進行(hang)及時修改以(yi)減🈲小計量誤(wu)差。
2）采用多種(zhǒng)辦法提高量(liang)程比
采用寬(kuān)量程差壓變(bian)送器
　　 爲了提(tí)高量程比，可(kě)以考慮利用(yòng)變送器寬量(liàng)程的🌏特點👌，運(yun)用軟件的方(fāng)式實現量程(cheng)的自動調整(zhěng)（軟維護），從而(ér)擴大量程比(bǐ)，提高測量的(de)有效範圍，保(bao)證計量的準(zhǔn)确性
采用雙(shuāng)差壓變送器(qì)
　　爲同一台孔(kong)闆閥配套兩(liang)台差壓變送(song)器，根據實際(ji)差壓的變化(hua)，切換差壓信(xin)号，從而擴大(dà)量程比，提高(gāo)測量的有效(xiao)範圍，保證計(ji)量的準确性(xìng)。
采用多路計(jì)量的方式
　　針(zhen)對天然氣流(liú)量檢測範圍(wéi)，設計兩套及(ji)以上不同💚口(kou)徑的孔闆流(liu)量計，根據流(liu)量峰值和低(di)谷的時間段(duàn)，手動或自動(dong)切換⭐介質流(liu)路，實現寬量(liàng)程的計量㊙️。
5結(jie)束語
　　孔闆流(liú)量計已經應(ying)用多年，在總(zǒng)結問題的基(jī)礎上得出更(gèng)‼️加科學可靠(kao)的設計、使用(yòng)方法十分重(zhong)要。随着流量(liang)計算機、組份(fen)分析儀的成(cheng)功應用，孔闆(pan)流量計作爲(wei)一種可靠、經(jing)濟和方便耐(nài)用的儀表設(shè)備仍然可以(yǐ)适用未來能(neng)量交接的計(ji)量場合，潛力(lì)依舊可觀。

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