摘要(yào):标準孔闆流量(liàng)計 因其複雜的(de)測量原理和對(dui)流體性能的嚴(yán)格要求及苛刻(ke)的安裝條件,使(shǐ)得測量結果的(de)精度受到較多(duō)的因素影響。簡(jian)要介紹了影響(xiang)标準孔闆流量(liàng)計🍉測量天然氣(qì)流量的相關因(yīn)素,并提出針對(duì)這些因素的應(ying)對措施。
　　标準孔(kǒng)闆流量計是根(gēn)據能量守恒和(hé)流動連續性方(fāng)程,在流體㊙️通過(guò)節流裝置時流(liú)速增加靜壓降(jiàng)低，流體流速越(yue)大，在孔💞闆前☁️後(hòu)産生的差壓也(ye)越大，通過測量(liàng)差壓來🐪測量通(tōng)過孔闆的流體(ti)的流量,見式⛱️(1):

　　式(shi)中：ｑｖｎ—流體在标準(zhǔn)參比條件下的(de)體積流量；ｃ—流出(chū)系數；ε—可膨脹性(xing)系數；β—直徑比；ｄ—操(cāo)作條件下孔闆(pan)開孔直徑；ΔＰ—差壓(ya)；ρ１—流體在操作條(tiáo)件下上遊取壓(ya)孔處密度；ρｎ—标✂️準(zhǔn)參比條件下🐆的(de)密度。
　　标準孔闆(pan)流量計具有技(jì)術成熟,生産安(an)裝标準化🔅,性🐪能(neng)✍️穩定♈等優點,廣(guang)泛用于石化和(hé)城鎮燃氣行業(ye)的天然氣測量(liàng)。但由🙇‍♀️于其複雜(za)的測量原理和(he)苛刻🏃🏻的安裝條(tiáo)件及📱對流體⛹🏻‍♀️性(xing)能的嚴格要求(qiu),存在較多影響(xiǎng)其測量結果精(jing)度的因素。結合(he)多年來對标準(zhǔn)♉孔闆流量計的(de)工藝設計使用(yòng)及維護經驗,簡(jian)要論🈲述一下影(yǐng)響标❓準孔闆流(liu)量計測量天然(rán)氣流量精度的(de)因素并提出🈚應(yīng)對措施。
1工藝設(she)計.上的影響因(yin)素
1.1前端直管道(dao)不符合規範要(yao)求
　　在輸配站場(chǎng)中，由于受場地(di)和工藝的流程(cheng)的限制,不可避(bi)免的要在節流(liú)孔闆前端設置(zhì)三通、彎頭、閥門(mén)、等管件和輸配(pèi)設備。标準孔闆(pǎn)流量計測量天(tiān)然氣的前提是(shi)流體爲充分發(fā)展的紊流🐅狀态(tài)的單相流，流速(sù)在管道内沿軸(zhou)線均勻對稱分(fèn)布🤞。節流孔闆前(qián)端的管件和輸(shu)配設備✏️必将對(dui)天然🌏氣形成阻(zu)流、轉向和流速(su)分布的改變,爲(wèi)了♋獲得符合要(yào)求的流體,必須(xū)要使節流裝置(zhì)前端和阻流件(jiàn)之間有足夠長(zhǎng)的直管段。按照(zhào)GB/T21446 - 2008 5.3的規定,孔闆與(yu)阻流件📐間的最(zuì)短💃長度應符合(hé)表1規定。

　　由表1可(ke)知，除去在β取極(ji)小值的0.2的情況(kuàng)外,對于其他的(de)β值前端直管段(duan)普遍在20D以上。對(duì)于這樣的直管(guan)段長度要求☎️,在(zai)工🌈藝設計上顯(xiǎn)然是難以完全(quan)滿足規🤟範要求(qiu)的。因此在前端(duān)直管長度上不(bú)是所有标準孔(kǒng)闆流量計都能(neng)夠滿足規範要(yào)求的。這是影響(xiang)标準孔闆流量(liàng)計測量精度-大(da)因素。
1.2 采用了較(jiao)大的計量管或(huò)較大的孔徑比(bi)
　　在進行流量計(ji)設計時,一般會(hui)上浮一定的裕(yù)量,采用較👣大的(de)計量管。但在實(shi)際的供氣中,用(yong)氣量往往達不(bu)到設計流量,造(zào)成在🈲運行時天(tiān)然氣流體的管(guǎn)徑雷諾數較小(xiao)。根據流體力學(xué),天然氣管徑雷(lei)諾數越小其質(zhi)子和其中的微(wēi)粒擴散越弱,這(zhe)♻️既不利于天然(rán)氣流體在計量(liang)管内形成流速(su)分布均勻的紊(wěn)🆚流,又會造成☎️固(gu)體微粒凝聚形(xing)成兩相流。同時(shí)❤️雷諾數越小流(liu)體抵禦管道内(nei)⛷️壁粗糙度影響(xiang)的能力越🔴弱。因(yin)此計量管選擇(zé)✌️過大将會對測(cè)量結果的精度(du)産生不利影響(xiǎng)。從表1可知在同(tong)一阻流件下,孔(kǒng)徑比🌂越大要求(qiu)前端直管段越(yue)🚩長,這就意味如(ru)果采用的⭐β值越(yue)大,越難以滿足(zu)規範的技術要(yào)求。因此在設計(jì)☔中采用大管徑(jing)計量管或✨是大(dà)孔徑比，都将對(dui)測量🌏結果的精(jing)度産生不利影(yǐng)響。
1.3 采用先調壓(ya)後計量的工藝(yi)
　　該方式可在标(biāo)準孔闆處可以(yǐ)得到較穩定的(de)靜壓,但是調壓(yā)㊙️閥卻會嚴重影(ying)響天然氣的流(liú)态。目前調壓閥(fá)體内的天然氣(qi)通道絕大部分(fen)爲U型通道,且閥(fa)口開度隻有10來(lái)毫米甚至幾毫(hao)米,天然氣在經(jīng)過調壓閥後,流(liu)☂️态和流速都變(biàn)得極爲不穩定(ding)💃🏻,并且調壓閥閥(fá)口開度頻繁的(de)調節還會引發(fa)天然氣脈動流(liú)。天然氣的流态(tai)根本不能滿足(zu)标準孔闆流量(liang)計測量天然氣(qi)的關于流體流(liú)态的規定,這必(bì)将對測量結果(guǒ)的精度産生較(jiao)大的影響。這種(zhong)影響的大小根(gen)本沒法從☔理論(lùn)上評估。.
1.4流動調(diao)整器與孔闆間(jian)距離不符合要(yao)求
　　流動調整器(qì)可以減小孔闆(pǎn)前端直管段的(de)長度,在安裝☁️位(wèi)置💞上對于不同(tóng)的前端阻流件(jian)是有嚴格要求(qiú)的。在工藝設😍計(jì)中🥰，往往沒有考(kǎo)慮前端阻流器(qì)的類型和阻流(liú)件與孔闆間的(de)距離,而将流動(dòng)調整器與孔闆(pǎn)間的距離都簡(jian)化爲13倍計量管(guǎn)内徑,或者直⚽接(jiē)将流動調整器(qi)與上遊計量管(guǎn)連接。按照GB/T21446- 2008相對(duì)于不同的阻流(liú)件及其與孔闆(pan)間的距離，流動(dong)調整器與孔闆(pǎn)間😘的距離應符(fú)合🍓表2規定。

　　表2的(de)數據時在通過(guò)大量實驗的基(jī)礎上得出的數(shu)據,是标準孔闆(pǎn)流量計準确測(cè)量的前提。如不(bu)嚴格執行表2的(de)技術要求，将會(hui)🔞對測量結果産(chan)生附加不🛀🏻确定(ding)度,其影響程度(du)隻有通過☁️在線(xiàn)校準評估。
1.5 計量(liang)系統組件的影(ying)響
　　标準孔闆流(liú)量計要實現對(duì)天然氣流量的(de)測量,除了節流(liú)裝置外還需要(yao)配備二次儀表(biǎo)、流量計算機以(yi)及信号♉處理與(yǔ)采集設備,其計(jì)量系統組成如(ru)圖1。

　　從圖1可以看出(chū)，節流裝置隻是(shi)産生差壓，要測(ce)量天然氣的流(liú)量♊必須依靠壓(yā)力、 差壓變送器(qi) 、 溫度變送器 、密(mi)度傳感器等二(er)次儀表測量相(xiang)應的參數并經(jing)信号隔離、采集(ji)👄和轉換後輸人(ren)流量計算機進(jìn)行計算⭕。因此二(èr)次儀表、信号隔(gé)離器的精度等(deng)級和性能以及(jí)流量計算機㊙️的(de)流量計算方法(fǎ),都會對天然氣(qi)的流量測量結(jie)果直接的影響(xiǎng)。在進行計量系(xi)統設計時由于(yú)對二次儀表及(ji)信号隔離器的(de)精度等級選📐擇(ze)過低,最終導緻(zhì)天然氣的測量(liang)精度超出規定(ding)的範圍。根據GB/T18603 - 2014的(de)規定在不同測(ce)量等級的計量(liang)系統中二次儀(yi)表的精度等🧑🏾‍🤝‍🧑🏼級(ji)應符合表3要求(qiu)🛀。

　　另外流量計算(suan)機的計算模型(xíng)編程方法、數據(ju)采集周期、累計(ji)算法也會對最(zuì)終的測量結果(guǒ)産生影響。
2安裝(zhuang)上的影響因素(sù)
2.1節流裝置及前(qian)後直管段安裝(zhuāng)影響因素
　　标準(zhǔn)孔闆流量計的(de)測量公式中的(de)流出系數c是在(zai)嚴🌈格🧡的試驗條(tiáo)件下得出的,現(xiàn)場的安裝必須(xu)嚴格按照GB/T21446 -2008執行(háng)，才能💃确保流出(chū)系數c不發生變(bian)化。标準孔闆流(liú)量計的調整器(qi)、計量管、節♻️流裝(zhuāng)置等都通過法(fǎ)蘭連接,在安裝(zhuāng)是容易出現各(ge)個部件不同心(xīn)，導緻孔闆中心(xīn)和計量管軸線(xiàn)不在同一直線(xiàn)上或孔闆☁️端面(mian)與軸線不垂直(zhi)。GB/T21446 -2008要求孔闆與軸(zhou)線傾斜度不得(dé)超過1°,如果超過(guo)允許範圍會使(shi)測量結果偏小(xiao)。通過現場試驗(yàn)當孔闆傾斜度(dù)超過1°時,測量🛀誤(wù)差随β的增大而(er)增大,最大可達(da)-3.5%
2.2二次儀表安裝(zhuang)影響因素
(1)壓力(lì)、差壓變送器的(de)導壓管彎管半(ban)徑過小，管道坡(po)度🌈不夠,會造⁉️成(chéng)壓力、 差壓波動(dòng)失真。鉑電阻安(ān)裝方向不❤️對或(huo)插入深度不符(fú)合要求，會造成(cheng)溫度測量誤差(cha)。這些會導緻因(yin)壓力、差壓、溫度(dù)測量誤差而影(ying)響天然氣測量(liang)結果的精度。
(2)在(zai)标準孔闆流量(liang)計計量系統中(zhong)，現場變送器與(yu)信号隔🏃離器之(zhi)間都采用 屏蔽(bi)電纜 連接。屏蔽(bì)層應在控制端(duan)與工作接地連(lian)接,現場端浮空(kong)🛀。一些計量系統(tǒng)錯誤的采用兩(liǎng)端都與工作接(jiē)地連接,或直接(jiē)将屏蔽層與防(fang)雷接地連接。這(zhe)些錯誤連接不(bú)但起不到防電(dian)磁幹擾的作⛷️用(yong)，反而會在屏蔽(bì)層的☂️兩端形成(chéng)電勢差,引起變(biàn)送器🏒測量信号(hào)的傳輸誤差🌍。
3使(shi)用維護的影響(xiang)因素
(1)天然氣中(zhōng)管道中積聚液(ye)态水或是在工(gōng)藝中使用🌈壓縮(suo)機加壓，都會引(yǐn)發天然氣流體(ti)脈動流。脈動流(liú)會引起壓力和(he)差壓的呈周期(qī)性的突變,使壓(ya)力、差壓測量不(bú)準确。在運行中(zhong)難免會在孔闆(pǎn)、計量管、導壓管(guǎn)内沉積粉塵和(he)積液。由于天然(ran)氣的連續沖蝕(shi)🤩，計量管内壁、孔(kǒng)闆的粗糙度增(zeng)大。這些因素都(dōu)會導💞緻測量結(jie)果偏差。
(2)在使用(yong)中注重對二次(ci)儀表的校驗,忽(hū)視了對節流裝(zhuang)置、孔闆的☎️檢查(cha)和信号隔離器(qì)的校驗。計量系(xi)統🍉作爲一個整(zheng)體💰,其中任何一(yī)個環節出現誤(wu)差都會導緻天(tiān)然氣的測量誤(wu)差。
(3)目前多數标(biao)準孔闆流量計(ji)計量系統采用(yòng)離線氣質分析(xī)🐉，一個✌️月或一個(ge)季度進行一次(ci)采樣分析，并将(jiang)分析結🔆果輸人(rén)流量計算機用(yong)于流量計算。而(er)現場天然氣其(qi)組分是在不斷(duan)變化的,這種離(lí)線分析的方式(shì)必然會對測量(liang)結果産生影響(xiǎng)。
4應對措施
4.1在設(she)計上簡化工藝(yì)流程,保證前端(duan)直管段的長度(du),流動調🚩整器👌要(yao)嚴格按規定的(de)位置設計在滿(man)足流量的♉情況(kuàng)💋下采用小計量(liàng)管和較小的β值(zhi),以犧牲一定的(de)壓力來确保前(qián)端❤️直管段長度(dù)和天然氣流态(tai)符合規範要求(qiú)。嚴格執行先計(jì)量後調壓的流(liú)程,避免計量受(shou)調壓的影響。計(ji)量儀表應由計(jì)量工程師根據(jù)流量、壓力等參(cān)數選擇,使其精(jīng)度等級、量程和(he)🎯性能滿足測量(liang)要求。
4.2安裝是确(que)保标準孔闆流(liu)量計測量準确(que)的重要保證🎯
　　安(an)裝時重點控制(zhì)孔闆、計量管的(de)同心度。用于與(yǔ)計量管連接的(de)管道要嚴格檢(jian)查内壁粗糙度(du)和内徑是否符(fú)合要求。加強二(er)次儀表安裝、布(bù)線控制,避免二(er)次儀🙇‍♀️表引人🥵誤(wu)差的📐影響因素(sù)。
4.3 對天然氣進行(hang)除塵、脫水處理(lǐ),減少粉塵、液态(tai)水對🌍測量結果(guo)的❓影響
　　在工藝(yì)上設置進站緩(huǎn)沖設備，消除流(liu)體的脈動。定👈期(qi)對孔闆、節😄流裝(zhuang)置、二次儀表進(jin)行檢查維護,根(gen)據流量☎️适時🌈調(diào)整孔闆⭕孔徑,根(gēn)據計量管、孔闆(pǎn)的粗糙度,對流(liu)出系數進行修(xiu)正。定期校驗時(shi)㊙️既要對二次儀(yi)表隔離器進行(hang)單獨校驗，又👈要(yao)對整個計量系(xì)統🈲進行聯校，以(yǐ)确保測量結果(guo)的準确。縮短氣(qì)質采樣分析周(zhou)期,盡量減少因(yīn)氣質參數引起(qǐ)的測量誤差。對(dui)于大流量及重(zhong)要測量點應進(jìn)行周期性的在(zai)線校準，檢查計(ji)量系統✊是否符(fu)合技術要求♉,實(shí)際不确定度超(chāo)出技術要求時(shí)應進行在線校(xiào)準系數修正。
5結(jie)束語
　　随着二次(ci)儀表的應用,因(yīn)二次儀表測量(liang)誤差造成的影(ying)響越來越小，流(liu)量計算機的應(ying)用,使流量計算(suan)變得快捷準确(que)，避免了人☂️工計(ji)算流量的誤差(cha)。标準孔闆流量(liang)計測量的先☔決(jué)條件💋是流體爲(wei)充分發展的紊(wen)流狀态的單相(xiàng)☎️流，流速在管道(dao)内沿軸線均勻(yún)對稱分布。其流(liu)出系數也🍉是假(jiǎ)定流體雷諾數(shu)大于🐅10°,且孔闆前(qián)端有很長的直(zhí)管段的試驗條(tiao)件下得出.的。由(yóu)此可✊見天然💜氣(qì)的流态、管徑雷(léi)😍諾數以及前端(duān)直管段長度對(duì)測量結果的精(jīng)度起至關🚶重要(yào)的作用,在實踐(jian)🥰中應重點考慮(lǜ)這三個方面的(de)要求❗。

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