摘要:介紹了孔闆(pan)流量計 量器具的(de)應用,同時針對當(dang)前孔闆流量自動(dòng)計量系統進🔴行了(le)介紹和分析,爲現(xiàn)場孔闆流量計計(jì)量精度的提高提(ti)㊙️出了🐕相應的建議(yì)和要求。
　　由于曆史(shǐ)原因和自身的特(te)點,孔闆流量計在(zai)當前天然氣計量(liàng)中占據很大市場(chang)。同時,由于自動化(huà)技🌈術在孔闆流量(liang)計計量系統中的(de)應用,使孔闆流量(liang)計計量系統克服(fú)了傳統計量過程(chéng)中💯人爲誤差等不(bu)利因素,進一步提(ti)高了孔闆流量計(ji)的計量精度。
1天然(rán)氣流量計量方法(fa)
　　我國天然氣計量(liang)通常以體積表示(shi)，法定單位是立方(fāng)米。我國規定天然(ran)氣流量測量的标(biāo)準狀态是:絕對壓(ya)力爲0.101325MPa,溫度爲23.15℃。天然(rán)氣❌流量計量方法(fǎ)很多,可用的流量(liàng)儀表也很多,按工(gōng)作原理大緻💔分爲(wèi): 差壓式流量計 、容(róng)積式流量計、速度(dù)式流量計3種類型(xing)。在計量标準方面(mian)🏃‍♀️,目前世界上多數(shù)國家計量标準逐(zhu)步向1S05167《用孔闆測量(liàng)充❗滿圓管的流體(tǐ)🎯的流量》靠攏，我國(guó)天然氣計量标準(zhǔn)也修訂爲SY/T6143-1996《天然氣(qi)流🈲量的标準孔闆(pan)計量方法》。
2孔闆流(liú)量計自動計量概(gài)況
　　所謂自動計量(liàng),就是利用變送器(qì)實時檢測天然氣(qì)流量計🙇🏻量中所涉(she)及到的溫度、壓力(lì)、壓差等參數,通過(guò)計算機中的流量(liang)計算軟件,實現整(zhěng)個流量測量環節(jiē)中無人工參與的(de)天然氣流量測量(liang)。随着計量🤞技術的(de)發展和計算✊機運(yun)用的普及。實現孔(kǒng)闆流量💃計自動化(huà)計量的方案較多(duō),目前主要有以下(xia)4種模💋式。
2.1單變變送(song)器+流量計算機(或(huo)工控機)利用
　　單變(bian)量模拟變送器分(fen)别檢測溫度、壓力(li)、差壓,并将檢測到(dao)的電信号轉換成(cheng)标準的4-20MA模拟信号(hào)送入流㊙️量計算機(jī)✉️(或工⭐控機)的數據(jù)采集卡,通過A/D轉換(huan)成數🔞字量,在流量(liàng)計算機(或工控機(ji))上通過流量計算(suàn)軟件計算出天然(rán)氣瞬時流量、累積(ji)流量以及實現其(qi)他輔助功能。此方(fāng)式屬傳統自動計(ji)量模式,缺點爲采(cai)集、傳輸爲㊙️模拟信(xin)号,抗千擾能力較(jiao)差，由于🈲信号♊轉換(huan)等問題計量🔴精度(du)難以提高,而且硬(ying)件較複雜、中間環(huán)節較多、可靠☁️性較(jiao)差。可擴展爲🤞:單變(bian)量變送💞器+流量計(jì)♻️算機+工控機,從而(ér)實現流量計算與(yǔ)顯示🌏分開,提高系(xì)統的可靠性和可(ke)視性。
2.2多變量變送(song)器+流量計算機(或(huo)工控機)利用
　　1台多(duō)變量智能變遞器(qì)同時檢測溫度、壓(yā)力、差壓等,采用現(xian)場🧑🏾‍🤝‍🧑🏼總線制,通過數(shù)字信号傳輸,送入(rù)流量計算機(或工(gōng)🚶‍♀️控機)數據采集卡(kǎ)後上通過流量計(ji)算軟件計算出天(tiān)然氣瞬時流量、累(lèi)積流量🌈及實現其(qí)他功能。此方式硬(yìng)件連接簡化了許(xu)多,提高了系統的(de)🐪可靠性和測量精(jing)度。但由于變送器(qi)僅檢測測量信号(hao)不進行數據處理(li)，因此在校準時必(bi)須和流量計👉算機(jī)--起實行聯校。采用(yong)流🎯量計算機或工(gong)控機主要區别在(zài)于流量計算部分(fen)。流量計算機是💁專(zhuan)用的固化軟件實(shí)現計算和數據存(cun)儲,比較穩定可靠(kao),可信任度較高;工(gōng)控機♉上軟件計算(suàn)一般自主⭐開發,便(biàn)于💁軟件升級和系(xi)統維護,由☀️于計算(suan)量大,特别是多路(lu)計量💁時,可靠性稍(shāo)微差些。爲增加系(xi)統的可靠性和操(cao)作界面直觀化,這(zhe)種方式也可擴展(zhan)爲:多變量變送器(qì)+流量計算機+工控(kong)機,即流量計算機(ji)中實現💔流量計算(suàn),工控機上實現顯(xiǎn)示。
2.3多變智能變送(song)器+工控機此方式(shì)與模式2比較,主要(yào)區别☀️是變⭐送器内(nei)固化了流量處理(lǐ)軟件使得變送💞器(qi)可以就地顯示瞬(shun)時測量參數和計(ji)算瞬時流量☂️,并通(tōng)過數字信号傳輸(shū),送人工控機顯示(shì)和實現其他輸助(zhu)功能。所測量的流(liu)量值🈲必須在工控(kong)機上進行二次處(chù)理,以實現數據的(de)累積和存儲功能(néng)。采用這種方式,系(xi)統💜結構進一步簡(jian)化,變送器可單♉校(xiao)也可聯校,易👌于維(wei)護。但由于在工控(kòng)機内實現流量的(de)累積和存儲,可靠(kao)性較差,易造成數(shù)據丢失。
2.4一體化智(zhi)能儀表+工控機主(zhu)
　　要利用一體化智(zhì)能儀表實現了變(bian)送器與流量計算(suàn)機🚶‍♀️的一體化。不僅(jǐn)自帶數據庫可實(shí)現瞬時參數及流(liu)量的👌顯示,以及累(lei)積👈流量和曆史數(shu)據的再現;而且在(zài)👅儀表的運行方面(miàn),采取了.多種電源(yuan)保障方式:内電池(chí)👌組、太陽能♊和外接(jiē)電源等,實現了在(zai)無電力供應情況(kuang)下,可以獨立自成(chéng)計量系統，就地顯(xiǎn)示天然氣瞬時♋流(liu)❤️量、累積流量和數(shù)據的存儲、再現等(deng)🔴;正常情況下可通(tōng)過現場總線和上(shàng)位機連接,實行⛱️數(shù)字信号傳輸上傳(chuán)㊙️顯示,也可以在工(gōng)控機上實行二次(cì)數據處理,組成的(de)👉計量系統更加靈(líng)活、可靠。采用這種(zhǒng)方式,實現了計量(liang)🌍數據的無憂化⭐,使(shi)得系統📱結構簡單(dan)、操🔞作更簡單更可(kě)靠、更易維護;不僅(jǐn)可以🚶‍♀️單校也可以(yǐ)聯校。采用獨立的(de)計✍️量回路,減少了(le)數據傳輸過程的(de)幹擾,提高了計量(liang)的精度。
3自動計量(liàng)方案選擇的原則(ze)
　　由于 天然氣流量(liàng)計 量是--種間接的(de)、多參數的、動态的(de)、不可再現的測量(liang),天然氣的流量計(ji)量是流量測量中(zhōng)的難點之一。因此(ci),在選擇具體方案(àn)時,應着重考慮系(xi)統的可靠性、準确(que)性和先進性。一般(ban)主要遵從以下原(yuan)則。
3.1數據的安全性(xing)原則指
　　在非儀表(biao)故障的情況下，計(jì)量系統能夠提供(gong)準确的計🈲量數據(ju),以實現對天然氣(qi)管網的有效監控(kong),并⭕保證數據的可(ke)靠性,爲企業信息(xi)系統實現企業管(guan)🈲理、經營、指揮、協調(diao)提供重要依據。計(ji)量信息系統重要(yào)的數據源,一旦出(chū)現問題,将給企業(yè)帶來不可估量的(de)損失。因此,數據源(yuán)要求準确、齊全🔆、完(wan)整、可靠。爲🌂此在選(xuǎn)擇方案時,首要問(wèn)題就是考慮計量(liang)數據的安全性。由(you)于針對天然氣集(ji)輸企業分散、環境(jìng)因素惡劣,要充分(fèn)考慮計❓算機故障(zhàng)、電力供應等實際(ji)情😄況，做好預案,避(bi)免由此而引起的(de)數據丢失。
3.2計量回(hui)路的獨立性原則(zé)
　　主要是爲了保證(zheng)在計量系統出現(xian)問題時,盡量減少(shao)☔故障的影響面,降(jiang)低故障的影響程(cheng)度,從而維護企業(ye)的安全平❌穩運行(hang)和🌍經濟效益。
3.3使用(yong)操作的簡單、可靠(kào)原則
　　由于天然氣(qì)集輸企業的站、場(chang)一般都比較分散(sàn),專業人員相對🌏較(jiao)少。因此,在選擇、設(she)計方案時要充分(fèn)考慮操作、維護的(de)簡要性,做到簡單(dān)易用、高可靠、低📐維(wéi)護,從而确保計量(liang)系統的長期、穩定(ding)運行。
3.4兼顧發展的(de)原則
　　伴随天然氣(qi)貿易的發展對天(tiān)然氣計量的精度(du)和計量方式的要(yao)求也越來越高。在(zài)選擇時要考慮天(tiān)然氣計量交接方(fāng)式的可能改變和(he)實時計量補償的(de)可能，如在線色譜(pǔ)分析、實時✊補償、能(néng)量計量等。如🌈果要(yào)在企業信息網絡(luò)的基礎上,建立以(yi)企業信息網絡爲(wèi)紐帶的站控系統(tong),則應考慮實現計(ji)量系統數據的遠(yuan)程組态。
3.5計算方法(fa)和計算軟件的合(he)法性原則
　　在天然(rán)氣貿易計量中要(yào)充分考慮到計算(suàn)方法和計⭕算軟件(jiàn)的合法性問題,避(bì)免由此而引起不(bu)必要的計💞量糾🐉紛(fēn)。由于天然氣計量(liang)方法的多樣性,應(yīng)考慮計算軟件的(de)💯獨立化,這樣才便(biàn)于流量計算軟件(jiàn)的升級。在具體的(de)計量系統中應采(cǎi)用用戶認可的⛱️特(te)定計算方法或是(shi)以合🔞同、協議的方(fāng)式規定計算方法(fa)。
3.6技術先進、成熟的(de)原則
　　現代計量逐(zhu)步發展成爲一門(mén)綜合性的專業技(ji)術☔，它是集❗成計算(suàn)機技術、通訊技術(shu)、網絡技術、儀表制(zhì)造技術、微功耗技(jì)術爲-體☔的技術結(jié)晶。由于各儀表💔廠(chang)家技術水平的不(bú)平衡,在選擇方案(àn)時一定要有預見(jiàn)性。
4存在的問題.
　　盡(jìn)管孔闆流量計自(zì)動計量系統的發(fā)展越來越完善,但(dan)由于設備、測量儀(yí)表本身的原因和(hé)自動計量技術🍉上(shàng)的♌局限性,在提高(gao)計量的準确性和(hé)數據處理上,仍存(cun)在一些問題。
4.1節流(liu)裝置帶來的誤差(cha)
　　首先,孔闆流量計(ji)在流體較爲千淨(jìng)、流經節流裝置前(qián)直管段比較理想(xiǎng)(遠大于10倍圓管直(zhi)徑)、流體處于紊流(liu)狀态(雷諾數大于(yu)4000)時,其精度可達0.75級(jí)。但由于氣質、計量(liàng)直管段沒有達到(dao)要求,孔闆産生誤(wù)差的因素有:孔闆(pan)人口銳角損傷;液(yè)體及固體污物堆(dui)積在孔闆表面,使(shi)♌孔闆表面粗💯糙度(dù)改變,大⁉️大增加測(ce)量✨誤差。根據對現(xiàn)場使用過的孔闆(pan)所作測量統計,孔(kong)☂️闆在剛開始投用(yòng)時,精度可達1%，連續(xù)運行3月後,其測量(liang)精度僅達到3%甚至(zhì)更低。其次,量程比(bi)的👣問題。量程🈲比(3:1)是(shi)孔闆流量計最大(dà)的缺憾。盡管現在(zài)已有寬量程比的(de)變送器,但💋在對于(yu)瞬間流量變化🏃‍♀️範(fàn)圍很大,流量低于(yú)最🌈大流量的30%時,由(you)于節流式測量方(fang)法原因,計量的精(jīng)度将大幅度降低(di)。因🔴此,爲了提高量(liang)程🔅比,可以考👨‍❤️‍👨慮利(lì)用變送器寬量程(cheng)的特點,運用軟件(jiàn)的方式實現量🔞程(chéng)的自動調整(軟維(wéi)護),從而擴大量程(chéng)比,提高測量的有(yǒu)效範圍,保證計量(liang)的準确性。
4.2現場變(biàn)送器的誤差
　　現場(chǎng)差壓、 壓力變送器(qì) 本身能達到的精(jīng)度是實現整個計(ji)量系統精度的基(jī)👅礎。因此,要保證 差(chà)壓變送器 、溫度傳(chuan)感器、壓力傳感器(qi)的本身精度爲A級(jí),即時進⛷️行檢定,保(bao)證其精度。
4.3異常數(shu)據的處理問題
　　任(rèn)何系統都有可能(néng)出現故障，可能出(chu)現--些異常的無理(li)數據。因此爲了維(wei)護貿易雙方的利(li)益,對可能出現的(de)異常數㊙️據問題在(zài)💋設計時要充分考(kǎo)慮數據的審慎可(ke)修改♌性,從而避免(mian)異常數據一旦出(chu)現并參與累積計(jì)算,造成計量數據(jù)的混亂。
4.4操作界面(mian)和過程數據的利(li)用問題
　　由于天然(ran)氣輸送的連續性(xìng)、動态性、瞬間的不(bú)确定性以💔及不可(kě)再現等特點,實時(shi)地進行數據分析(xī),對數據形成的全(quán)過程進行有效的(de)監控和保存,有利(li)于數據異常的分(fen)析和控制,是數據(ju)管💜理中重要的🤩一(yi)環。目前的自動計(ji)量系統在此方面(mian)有所考慮,但過程(chéng)數據的應用、分析(xī)、界面功能尚不完(wan)全,還有待于完善(shan)。
5結論
　　在采用孔闆(pan)流量計測量天然(rán)氣流量時,如對孔(kǒng)闆.流量計🥵的一次(cì)裝置(孔闆節流裝(zhuāng)置)和二次儀表(差(chà)壓靜壓溫度、天💜然(ran)氣🔆物性參數計量(liàng)器具等)配套儀表(biao)的選擇、設計、安裝(zhuang)、使用都嚴格按照(zhào)有關标準進行,并(bing)在受🤟控狀态下使(shǐ)用時，其流量測量(liàng)精度是可以控制(zhì)在+1%~+1.5%範圍内的。
根據(ju)實際應用情況,就(jiù)提高計量精度提(ti)出以下控制方法(fa)👣及建議。
5.1孔闆節流(liú)裝置必須符合标(biāo)準
　　孔闆節流裝置(zhì)應按照标準安裝(zhuāng)設計,根據孔闆前(qián)阻力件形👈式配接(jie)足夠長度的直管(guan)段,一般應至少前(qián)30D。長慶氣田在開發(fa)初期部分集氣站(zhàn)因設計原因流量(liàng)計♉直管段長度爲(wèi)前10D後5D,造成天然氣(qì)計量輸差🌈達到士(shì)5%~土8%。分析原因後經(jing)技術改造,計量🔞管(guǎn)段改爲⭐前30D後10D,使計(jì)量輸差降低到+1.5%。
5.2氣(qi)流中存在脈動流(liu)的改善措施
　　在天(tiān)然氣計量中由于(yú)各種原因使天然(ran)氣脈動,可以🏃采取(qu)以下🈲措施減小脈(mo)動流的影響。
(1)在滿(mǎn)足計量能力的條(tiao)件下,應選擇内徑(jìng)較小的測量管,使(shǐ)Op、β在🌏比較高的雷諾(nuò)數下運行。
(2)采用短(duǎn)引壓管線,盡量減(jiǎn)少引壓管線系統(tong)中的阻💞力件,并使(shǐ)上💜下遊管段相等(deng),以減少系統中産(chǎn)生諧振和壓力脈(mò)動振幅的增👌加。
(3)采(cǎi)用自動清管系統(tǒng)或低處安裝分液(ye)器來降低管線中(zhōng)積液引起的脈動(dòng)。爲使天然氣流量(liang)計量達到具有最(zui)佳的計量性能,應(yīng)将天然氣中的水(shuǐ)分徹底脫出。
5.3加強(qiáng)計量管理、建立健(jian)全各項規章制度(dù)
　　嚴格貫徹執行SY/T6143-1996标(biāo)準,确保裝置完全(quan)符合标準的技🏃術(shu)要😍求。建立健全各(gè)項規章制度,如定(dìng)期維護制度、周期(qī)送檢制度,加強對(duì)天然氣生産情況(kuang)的監測，及時消除(chú)誤差。長慶氣田根(gēn)據氣🚩質的淨化程(chéng)度,規定集氣站、貿(mào)易交接計量孔闆(pan)定期清洗檢查,同(tóng)時還配備孔闆綜(zōng)合測試儀定🌈期對(duì)孔闆進行幾何尺(chǐ)寸檢定,使集氣站(zhàn)單井計量輸差能(néng)有效控制在土1.0%以(yǐ)内。

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