摘要(yao)：根據差(cha)壓式孔(kǒng)闆流量(liàng)計 的工(gong)作原理(li)及組成(cheng)，結合計(jì)量天然(ran)氣的實(shi)際情況(kuang)，分析了(le)使♋用中(zhong)誤差産(chan)生的原(yuán)因，提出(chu)了改正(zhèng)或注意(yi)事項,對(duì)生産有(yǒu)-定借鑒(jian)意義。
前(qián)言
　　孔闆(pǎn)流量計(ji) 結構簡(jiǎn)單,操作(zuò)較方便(bian),使用技(jì)術成熟(shú),使得其(qí)在管道(dao)㊙️計量中(zhong)得到廣(guang)泛應用(yong)，根據調(diào)查,在超(chāo)聲波流(liú)量計使(shǐ)用之前(qián)，差😍壓式(shi)孔闆流(liú)量計在(zai)整個油(you)氣管道(dao)貿易結(jie)算中占(zhàn)🐅到了70%以(yi)上。随着(zhe)儀表技(ji)術和計(jì)量技術(shù)的快速(sù)🛀🏻發展，許(xǔ)多新型(xíng)計量設(shè)備得到(dào)⭐廣泛應(ying)用，但是(shi)孔闆流(liú)量計仍(réng)然是目(mu)前我國(guo)天然氣(qi)管道計(jì)量用得(dé)最多的(de)計量設(shè)備，占整(zhěng)⁉️個貿易(yì)計量的(de)50%左右。
　　爲(wei)了規範(fàn)孔闆流(liú)量計量(liang)，國家專(zhuān)門制定(ding)了GB.2628和SY/T6143計(ji)量标準(zhun),對計量(liang)系統進(jin)行了說(shuō)明和要(yào)求，同時(shí),也出台(tai)天然❗氣(qì)場站儀(yi)🤟表配備(bèi)指南，對(dui)計量系(xi)統儀器(qi)儀表🈲精(jing)度等級(ji)進行🌈了(le)要求。但(dàn)是由.于(yú)孔闆流(liu)量計量(liàng)系統的(de)結構特(tè)點，決定(ding)🔞了會産(chǎn)生兩種(zhǒng)誤差,一(yī)種是基(ji)本誤差(chà),這是🥰流(liu)量計本(běn)身所存(cun)在的誤(wu)差,第二(èr)種是附(fù)加誤差(chà),是由于(yu)流量計(ji)在使💃🏻用(yòng)時偏離(lí)了标準(zhun)條件産(chan)生的。由(yóu)于人爲(wèi)操作💋的(de)環節多(duō)，且天然(ran)氣這一(yi)物質的(de)計量是(shì)-種連續(xù)的、不可(ke)重複的(de)計量,若(ruo)不加以(yi)适時監(jiān)控,所引(yǐn)起的計(ji)量附加(jia)誤差相(xiàng)當大,尤(yóu)其✉️當天(tiān)然氣作(zuò)爲商品(pin)進行貿(mao)易結算(suàn)時，爲供(gong)需雙方(fāng)💘帶來不(bú)利影響(xiang)，本文分(fèn)析🏃‍♀️了産(chan)生誤差(chà)的主要(yao)原因,提(ti)出✉️精心(xin)管理，細(xì)緻操作(zuo)以減小(xiǎo)計量誤(wu)差的重(zhòng)要🙇‍♀️性。
計(ji)量原理(lǐ)
(1)差壓式(shi)孔闆流(liu)量計包(bāo)括3部分(fen):①現場取(qu)壓部分(fèn),包括🧑🏾‍🤝‍🧑🏼高(gāo)級孔闆(pan)閥、前後(hou)直管段(duan)、導壓管(guǎn);②溫度、壓(ya)力、組分(fen)補償部(bù)分，包💋括(kuo)現場用(yong) 溫度變(bian)送器 、 壓(yā)力變送(sòng)器 、天然(ran)氣組分(fen)分析儀(yi)計量的(de)實時數(shù)據;③流量(liang)計算部(bu)分，指專(zhuan)用流量(liàng)計算機(ji)(或計算(suàn)儀)所安(an)裝的計(ji)量标準(zhǔn)程序。
(2)在(zai)實際應(yīng)用過程(cheng)中，當充(chong)滿管道(dào)的流體(ti)流經管(guǎn)道内的(de)節☀️流件(jiàn)時，如圖(tu)1所示。
 
　　流線将(jiāng)在節流(liú)件處形(xing)成局部(bu)收縮，因(yīn)而流速(sù)增加🥰,靜(jìng)壓力降(jiang)低,于是(shì)在節流(liu)件前後(hou)便産生(sheng)了壓差(chà)。流體流(liú)量愈大(dà),産生的(de)壓差愈(yù)大，這樣(yang)可依據(ju)壓差來(lai):衡量流(liú)量的大(dà)小。這種(zhong)計量方(fāng)法是以(yǐ)流動連(lian)續性方(fāng)程(質量(liàng)守恒定(dìng)律)和伯(bo)努利方(fāng)程(能量(liang)守恒定(ding)律🌈)爲基(ji)礎的。壓(yā)差的大(da)小不僅(jin)與流量(liàng)還與其(qi)他許多(duo)🔴因素有(yǒu)關，例如(ru)㊙️當節流(liu)裝置形(xíng)式或管(guan)道内流(liu)體的物(wù)理性質(zhi)(密度、粘(zhan)度)不同(tóng)🌈時,在同(tong)樣大小(xiǎo)的流量(liàng)下産生(shēng)的壓差(cha)也是不(bú)同的。以(yi)伯努利(li)方程式(shi)和流體(tǐ)流動的(de)連👄續性(xìng)方程式(shi)爲依據(ju)👈,天然氣(qì)流量計(jì)🐪算公式(shì)是:

　　根據(jù)氣體易(yi)壓縮、密(mi)度差異(yi)大、受溫(wen)度影響(xiang)大的特(te)點，得出(chu)🈲天然氣(qì)流量計(ji)量的實(shí)用公式(shì)是: 
式中(zhong):Qn一标準(zhǔn)狀态下(xià)氣體體(ti)積流量(liang);
Ah一常數(shù),标況下(xia)爲0.008686;
ɑ0一特(te)定流量(liàng)系數;
Yre一(yī)計量管(guan)内壁流(liu)量修正(zheng)系數;
bk一(yī)孔闆入(rù)口邊緣(yuan)銳利度(du)修正系(xi)數;
Fr一雷(léi)諾數修(xiū)正系數(shù);.
ε一氣體(tǐ)膨脹系(xi)數;
d-孔闆(pǎn)在20°C下實(shi)測的開(kāi)孔口徑(jing);
Fa一孔闆(pan)熱膨脹(zhang)修正系(xi)數;
Fg一天(tiān)然氣相(xiang)對密度(du)修正系(xì)數;
Fz一超(chāo)壓縮系(xì)數;
Ft一流(liu)體流動(dong)溫度修(xiū)正系數(shù);
P1一孔闆(pǎn)上遊側(cè)絕對壓(ya)力;
hw一氣(qì)體流過(guò)孔闆時(shi)的差壓(ya)。
誤差因(yīn)素分析(xi)及技術(shu)要求
1基(ji)本誤差(chà)
(1)由計量(liang)裝置本(běn)身精度(du)所決定(ding)的誤差(chà)。由于孔(kong)闆流量(liàng)計✉️測得(de)✔️的🚶流量(liàng)是根據(ju)差壓信(xìn)号間接(jiē)求得的(de)。從公式(shì)可以看(kan)出,影響(xiang)計量精(jīng)度的主(zhǔ)要因素(sù)是ɑ、F、ε等值(zhí)。必須保(bǎo)持ɑ、F、ε均爲(wei)恒定值(zhi)，才能達(dá)✌️到差壓(ya)📧和流量(liàng)之間有(you)恒定的(de)對應關(guan)系。但在(zai)實際生(shēng)産中,ɑ、F、ε都(dōu)與某些(xiē)因♉素有(you)關，特别(bié)是流量(liang)系數✔️ɑ,它(ta)是一個(ge)影響因(yīn)素複雜(za)🌏，變化範(fan)圍大🔴的(de)重要系(xì)數,如果(guo)在計量(liang)過程中(zhong)不能♋保(bao)證ɑ爲恒(heng)定值,則(zé)計量誤(wù)差将會(huì)較大。
　　 從(cong)資料和(hé)實驗證(zhèng)明,流量(liàng)系數ɑ值(zhí)與取壓(ya)點位置(zhì)、孔闆的(de)開孔截(jié)面積和(hé)管道截(jié)面積比(bi)(m=d/D).雷諾數(shù)、管壁粗(cu)糙度、孔(kǒng)闆入口(kǒu)邊緣尖(jian)銳🐉度有(you)關。所以(yi),标準孔(kǒng)闆的選(xuan)用應符(fú)合下列(lie)技術要(yao)求:
●孔闆(pǎn)相對于(yu)開孔直(zhi)徑d的軸(zhou)線中心(xin)對稱;
●孔(kong)闆.上遊(yóu)端面A應(ying)于下遊(yóu)端面B平(ping)行,并且(qie)與開孔(kong)直徑d的(de)軸線垂(chuí)直;
●孔闆(pan)A面、B面應(ying)無可見(jian)的損傷(shang);
●孔闆開(kāi)孔直徑(jìng)d的上遊(yóu)測直角(jiao)入口邊(bian)緣G應銳(rui)利,無毛(mao)刺和劃(hua)🐇痕。
●孔闆(pǎn)開孔直(zhi)徑d的内(nei)圓柱表(biao)面長度(dù)e應符合(he):0.005D≤e≤0.02D;
●孔闆的(de)厚度應(ying)符合:e≤F≤0.005D;
●孔(kǒng)闆下遊(yóu)側出口(kǒu)邊緣H和(he)孔闆開(kāi)孔圓柱(zhù)形下遊(yóu)側出口(kǒu)邊♊緣I應(yīng)無毛刺(cì)、劃痕和(he)可見損(sǔn)傷;
●标準(zhun)孔闆在(zài)使用過(guò)程中，會(huì)由于天(tiān)然氣的(de)侵蝕而(er)産生變(bian)形，從而(ér)引起流(liu)量系數(shù)增大而(er)産生計(jì)量誤差(cha)。因此孔(kong)闆的材(cai)質也是(shi)🌈保證孔(kong)闆工作(zuò)可靠和(he)計量正(zheng)确的一(yī)一💃🏻個因(yīn)素。用于(yu)天然氣(qi)計量的(de)孔闆采(cǎi)制一般(ban)爲:Cr17、1Cr18Ni9TiC以及(jí)其他耐(nai)酸鋼。
(2)變(bian)送器和(hé)流量顯(xiǎn)示儀表(biǎo)的精度(du)對整套(tào)流量計(ji)系統的(de)精度也(ye)很重要(yào)。目前,變(bian)送器大(dà)多數采(cǎi)用的都(dou)是4-20MA信号(hao),顯示儀(yí)表采🔴用(yong)數字信(xin)号，隻要(yào)變送器(qì)現場安(an)裝和系(xi)統接地(dì)沒有問(wen)題，整個(gè)系統誤(wu)差不會(huì)受到影(ying)響。爲了(le)減小誤(wu)差，标準(zhǔn)明确了(le)配套儀(yi)表的技(ji)術要求(qiu),設計和(hé)使用單(dan)位可以(yi)參考(見(jian)表1)。
 
(3)流量(liang)積算部(bù)分之間(jian)的誤差(chà),當溫度(du)、壓力、差(chà)壓、組分(fèn)等數據(jù)⛱️傳到✔️流(liu)量積算(suan)器後目(mu)前,積算(suàn)器結合(he)已經輸(shū)入的節(jiē)流裝置(zhì)基本信(xìn)🐅息計算(suàn)流量，積(ji)算器所(suo)安裝的(de)計量标(biao)準♻️程序(xu)主要有(you)SY/T6143标準、AGA.3标(biao)準、ISO5167标準(zhun)，在計量(liàng)參數-緻(zhì)的情況(kuàng)下，通過(guò)幾個标(biāo)準換算(suan)出的中(zhōng)間參數(shù)和最終(zhong)的計量(liang)結果不(bú)超過萬(wàn)分之一(yī)。
2附加誤(wu)差
如果(guǒ)儀表的(de)制造、選(xuan)型都嚴(yan)格按照(zhao)标準執(zhi)行，而在(zài)安裝🐪和(hé)使用過(guò)程中，沒(méi)有嚴格(gé)遵守技(ji)術要求(qiú)執行⚽,就(jiu)會造成(chéng)附加誤(wu)差,這種(zhong)誤差的(de)大小是(shi)無法估(gū)計的。但(dan)是通過(guo)對造成(cheng)誤㊙️差因(yin)素🏃的分(fen)析,可以(yi)将誤差(cha)降低。孔(kǒng)闆計量(liang)系統安(an)裝使用(yong)👨‍❤️‍👨時，必須(xū)符合下(xia)列技術(shù)要求:(1)孔(kǒng)闆安裝(zhuāng)時，他的(de)開孔中(zhōng)心和管(guan)道中心(xīn)軸線同(tóng)心，而且(qiě)它的端(duān)面與管(guǎn)道軸線(xiàn)垂直。
(2)孔(kong)闆上、下(xia)遊側取(qu)壓孔軸(zhóu)線符合(hé)距孔闆(pan)上、下遊(you)端面的(de)距離爲(wèi)25.4±0.8mm的要求(qiú)(目前國(guó)内絕大(dà)部分取(qǔ)壓方式(shì)采用法(fǎ)蘭取壓(yā))。
(3)取壓孔(kǒng)的軸線(xiàn)應與孔(kǒng)闆上下(xia)遊側2D計(jì)量管長(zhǎng)度的内(nei)圓柱🐇的(de)軸線垂(chui)直，取壓(yā)孔的軸(zhou)線與孔(kong)闆兩端(duan)面向外(wai)傾斜角(jiǎo)的夾角(jiao)🍓不大于(yú)3度。取壓(ya)孔直徑(jing)不應大(dà)🌐于0.08D。
(4)孔闆(pan)安裝需(xū)要前後(hòu)直管段(duan),直管段(duan)的長度(dù)必須滿(mǎn)足标準(zhǔn)要求，必(bi)要時安(ān)裝整流(liu)器。
(5)導壓(ya)管應采(cǎi)用耐腐(fǔ)蝕材料(liào),其内徑(jìng)不小于(yu)6mm,長度最(zuì)好在16mm以(yi)内,導壓(ya)管應垂(chui)直或傾(qīng)斜敷設(shè),起傾斜(xié)度不小(xiao)于1:12.
(6)計量(liang)氣體溫(wēn)度的溫(wen)度計最(zuì)好安裝(zhuāng)在孔闆(pan)下遊側(ce)直管段(duan)以外的(de)地方，計(jì)算氣量(liang)時應将(jiang)此時所(suǒ)測的氣(qi)流溫度(dù)換算成(cheng)孔闆上(shang)遊側的(de)氣流溫(wen)度，如果(guǒ)溫度計(ji)安裝在(zài)孔闆上(shàng)遊側，則(ze)溫度計(jì)套管與(yǔ)孔闆之(zhi)間的直(zhí)管段長(zhǎng)度L應♌滿(man)足下列(lie)規定:
當(dang)溫度計(jì)套管直(zhí)徑不大(da)于0.03D時(D爲(wei)計量管(guǎn)内徑),L≥5D;
當(dāng)溫度計(ji)套管直(zhí)徑在0.03D至(zhi)0.13D範圍内(nèi)時(D爲計(ji)量管内(nei)徑),L≥20D。
結束(shù)語
除了(le)技術要(yao)求之外(wài)，孔闆節(jiē)流裝置(zhi)在長期(qī)運行後(hou)，節流裝(zhuāng)置💞容易(yi)産生堵(dǔ)塞、結垢(gou)、磨損、腐(fu)蝕等現(xian)象,這💜些(xiē)都會帶(dai)來附加(jia)誤差,同(tóng)時由于(yu)受溫度(du)等因素(sù)的❄️影響(xiang),變送器(qi)接頭容(róng)易🈚産生(sheng)洩漏,造(zao)成壓力(li)(或差壓(yā))損失，使(shi)用者必(bi)須根據(ju)計量介(jiè)質的情(qíng)況确定(dìng)檢查🐅周(zhōu)期。

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