[摘要]标(biāo)準孔闆(pǎn)計量 系(xi)統用于(yu)天然氣(qi)流量計(jì)量，測量(liang)管在運(yun)行過程(cheng)中，直管(guǎn)段内壁(bi)粗糙度(du)發生變(bian)化。文章(zhang)按使用(yòng)年限、氣(qì)質條件(jian)、日輸氣(qì)🤟量等因(yīn)素⛱️将真(zhēn)管段内(nèi)壁粗糙(cao)度分爲(wèi)四類，分(fen)析了💔各(gè)類測㊙️量(liang)管粗糙(cāo)度變💋化(huà)，對計量(liàng)系統誤(wù)差的影(ying)響，并列(liè)舉了對(duì)不同管(guan)徑的🈲各(gè)類計量(liang)管粗糙(cao)度的修(xiū)正。最終(zhong)提出爲(wei)減少粗(cu)糙度對(duì)标準孔(kong)闆計量(liang)系📱統💜的(de)誤差影(yǐng)響，對上(shang)下遊直(zhi)管段的(de)維護建(jian)議。
中石(shi)化西南(nán)油氣分(fèn)公司川(chuan)西氣田(tián)目前廣(guang)泛采用(yong)以.标準(zhun)👨‍❤️‍👨孔闆作(zuò)爲一次(ci)儀表的(de)差壓式(shi)計量系(xi)統進行(háng)天然氣(qi)流量計(ji)量，多數(shu)井在後(hòu)期開發(fā)中泡沫(mò)排水等(děng)工藝措(cuò)施十分(fèn)頻繁，天(tian)然✂️氣中(zhong)含大量(liàng)水、油、粉(fen)塵等雜(za)質，測量(liàng)管在使(shi)用過程(cheng)中，由于(yú)長期經(jīng)受髒污(wū)氣流的(de)沖刷、腐(fǔ)蝕，最終(zhōng)導緻直(zhi)管段内(nei)壁粗糙(cao)度發生(shēng)變化，對(dui)标👄準孔(kong)闆計量(liàng)系統的(de)誤差影(yǐng)響較大(dà)，如何減(jian)少誤差(chà)，提高計(ji)量系統(tǒng)精度，結(jie)合工作(zuò)實踐談(tan)幾點認(rèn)識和維(wéi)護體會(hui)。
1計量直(zhi)管段使(shi)用情況(kuang)調查
　　氣(qi)田計量(liàng)管段自(zi)投人使(shǐ)用以來(lai)，所有标(biāo)準孔闆(pan)計量系(xì)☂️統粗糙(cāo)度均按(an)0.15mm進行修(xiu)正并參(cān)與流量(liang)計算。對(duì)現場使(shi)用🐕的計(jì)✉️量管段(duan)抽樣調(diào)查(結果(guǒ)見表
1)發(fa)現部分(fen)計量直(zhí)管段内(nèi)壁嚴重(zhòng)存在腐(fǔ)蝕、結垢(gòu)、結皮等(deng)🐪現象，經(jīng)測算确(que)認粗糙(cao)度在0.2~2mm之(zhi)間,遠大(dà)于計量(liàng)系統目(mu)前的設(she)定值(0.15mm)，直(zhí)接影響(xiǎng)計量系(xi)統的精(jing)度。
　　按表(biao)1分類，分(fen)别選取(qǔ)了豐谷(gǔ)站備用(yong)管線、江(jiāng)沙7井管(guan)線、135管道(dao)1、新計💁量(liàng)管四根(gen)計量管(guǎn)進行粗(cū)糙度檢(jian)測，這🥰四(si)條計量(liang)🌈管基本(ben)情況以(yǐ)及粗糙(cāo)度檢測(ce)結果如(ru)表2。
 
　　由表(biao)2可以看(kan)出，計量(liàng)管的内(nèi)壁粗糙(cao)程度跟(gen)使用條(tiao)件有很(hen)大關系(xi)，就氣田(tián)的氣質(zhi)而言，計(ji)量管投(tou)人使🔱用(yòng)後粗糙(cao)度就會(hui)發生較(jiào)大的變(biàn)化，其中(zhōng)結垢和(he)結皮對(duì)其内壁(bi)粗糙度(dù)影響最(zuì)大㊙️，計量(liàng)管的内(nei)壁粗糙(cao)度與氣(qi)質髒污(wū)程度、輸(shū)氣量大(dà)小、使用(yong)年限長(zhang)短成正(zheng)比。按使(shǐ)用年限(xiàn)、氣質條(tiao)👅件、日輸(shu)氣量，其(qi)内壁粗(cū)糙🛀度程(chéng)度可根(gēn)據上述(shù)三個因(yin)素大緻(zhì)分爲四(si)類，其中(zhong)--類計量(liang)管的内(nei)壁粗糙(cao)度0.9mm，二類(lei)計量管(guan)内壁粗(cū)糙度在(zài)0.4mm左右;三(san)類粗糙(cao)度0.25mm左右(yòu);四類粗(cu)糙度💋情(qing)況最好(hǎo)，爲😘0.015mm左右(you)。
2直管段(duàn)粗糙度(dù)變化帶(dài)來的計(jì)量誤差(chà)
　　标準孔(kong)闆流量(liang)計 運行(hang)時，對直(zhi)管段的(de)要求主(zhǔ)要包括(kuò):(1)直管段(duan)長度;(2)直(zhí)管☎️段圓(yuán)🌈度和直(zhi)徑;(3)直管(guǎn)段内壁(bi)粗糙度(dù)。以上三(sān)個條件(jiàn)中💯，直管(guǎn)段粗糙(cāo)度最易(yi)發生變(biàn)化。欲達(da)到規定(ding)的不确(que)定度值(zhi)，直🌍管段(duàn)内壁粗(cū)糙🈲度必(bì)須滿足(zú)标準GB/T21446--2008所(suǒ)提要求(qiu)。
　　由于天(tian)然氣從(cong)地層中(zhong)采出來(lái)，雖經分(fen)離、除塵(chen)或過濾(lǜ)📐，因其所(suo)含成分(fèn)十分複(fú)雜，從單(dan)井采氣(qì)計量、集(ji)氣計量(liàng)到配氣(qi)計量，氣(qì)質組分(fen)各不相(xiàng)同，因而(ér)節流裝(zhuāng)置在使(shǐ)用過程(cheng)中其沖(chòng)刷、腐蝕(shi)程度也(yě)不相同(tong)。經調查(chá)研究表(biǎo)明，氣流(liú)對孔闆(pan)直角🆚人(ren)口邊緣(yuan)和測量(liang)管内璧(bì)的沖刷(shua)腐蝕尤(you)爲嚴重(zhòng)，這将造(zào)成流出(chū)系數C發(fā)👅生變化(hua)，流量測(cè)量不确(que)定度超(chao)過估算(suan)值。爲了(le)減小誤(wu)差，推薦(jian)更新孔(kong)闆和新(xin)測量管(guan)，若要繼(ji)續使用(yòng)可求出(chū)粗糙度(du)算術平(ping)💞均偏差(chà)R,，對流出(chū)系🐇數修(xiū)正後再(zài)使用。
　　修(xiu)正方法(fa)爲:将原(yuan)流出系(xi)數C乘上(shang)粗糙度(du)系數YRe，即(ji):
C'=C·YRe·bk(1)
　　式中:C'爲(wèi)修正後(hou)的流出(chū)系數;C爲(wei)标準流(liú)出系數(shu);YRe爲管👉道(dao)👈粗📧糙度(dù)修正系(xì)數;bk爲孔(kǒng)闆開孔(kong)人口邊(bian)緣尖銳(rui)度修正(zhèng)系數。
注(zhù):本文不(bu)讨論孔(kǒng)闆開孔(kong)入口邊(bian)緣尖銳(rui)度磨損(sǔn)對🐆計量(liang)的影響(xiǎng)。
　　其中修(xiu)正系數(shù)YRe随測量(liàng)管内壁(bì)相對粗(cū)糙度K/D和(he)管徑雷(léi)諾💘數ReD而(ér)變化，其(qí)值按下(xià)式計算(suàn):
 
當ReD≥106時，
YRe=γRe=γoo
　　γo與(yǔ)直徑比(bi)β2和相對(duì)粗糙度(du)的倒數(shù)D/K有關,其(qi)值在标(biāo)準GB/T21446--2008中查(cha)表求得(dé)。其中,K爲(wei)等效絕(jue)對粗糙(cao)度，可從(cóng)标準CB/T21446--2008中(zhōng)查表㊙️取(qu)得，有條(tiáo)件的情(qíng)況下，用(yòng)流體實(shi)驗方法(fa)測出相(xiàng)對粗糙(cao)度K/D。
　　γo由β2和(he)D/K共同決(jué)定，換言(yan)之，由粗(cu)糙度帶(dài)來的計(jì)量誤差(cha)由β2和D/K分(fen)别引入(rù)。對同-計(ji)量管,其(qí)相對粗(cu)糙度是(shi)一定的(de)，因此其(qi)γ0随β增大(dà)而增大(da);而β的大(da)小往往(wang)由輸氣(qi)量大小(xiao)決定，氣(qi)量越大(da)，β值越大(dà)。
　　當D/K=400,β2=0.6時，查(chá)表可知(zhi)γo達到最(zuì)大，爲1.020;同(tong)時标準(zhun)中規定(ding)，法蘭取(qǔ)壓時，ReD≥106，則(zé)γRe=γo，即此時(shí)γRe=1.020，則C'=1.020C。
已知(zhī):
 
　　即:當D/K=400,β2=0.6時(shí)，由測量(liàng)管内壁(bi)粗糙帶(dai)來的計(ji)量相對(dui)誤差爲(wèi)(1.02-1)x100%=2%。也就是(shi)說，如果(guǒ)不對計(jì)量管進(jìn)行粗糙(cao)度修正(zheng)，結📞果會(huì)比實❤️際(ji)值偏低(di)2%。
　　然而，對(dui)于腐蝕(shi)程度高(gāo)、嚴重結(jié)皮的鋼(gāng)管，其K值(zhí)可能大(dà)于2mm,Ra可能(neng)大于0.6mm。
　　依(yi)據現場(chǎng)調研，大(da)部分應(yīng)用較久(jiu)、氣質較(jiao)髒的計(ji)量🌈管其(qí)内壁粗(cu)糙度較(jiao)大，D/K值大(dà)多小于(yú)400，因.此C'極(ji)可能大(da)于1.020C，即由(you)測量管(guǎn)内壁💯粗(cū)糙引人(rén)的計量(liàng)相對誤(wù)差也大(da)于2%。目前(qian)在某些(xiē)廠家的(de)計算軟(ruǎn)件可以(yi)對粗糙(cao)度小于(yu)1mm的情況(kuang)進行修(xiū)正，超過(guo)1mm的就不(bú)能修正(zhèng)了。因此(cǐ)，若測量(liàng)管内♉壁(bì)粗糙度(du)大☂️于1mm,則(zé)不具備(bèi)修正意(yi)義，應更(geng)換新的(de)計🔴量管(guǎn)。
3四類計(ji)k管粗糙(cāo)度誤差(cha)影響
　　結(jié)合實驗(yàn)用計量(liàng)直管段(duan)現場使(shǐ)用條件(jian)，采用上(shàng)文所述(shù)方法可(ke)以計算(suàn)得出該(gai)四條直(zhí)管段在(zài)使用過(guò)程中給(gei)計量帶(dai)來的誤(wu)差影響(xiǎng)。
(1)豐谷站(zhan)備用計(ji)量直管(guǎn)段粗糙(cao)度帶來(lai)的計量(liang)誤差影(ying)☔響🛀:
　　由表(biao)1提供的(de)參數:K=0.870mm，則(ze)D/K=150/0.870=172;β2=0.62=0.36
　　由于D/K=172<400,無(wu)法通過(guo)标準查(chá)表求得(de)γo值，但依(yi)據表中(zhong)γo變化🏃🏻趨(qū)勢可大(da)緻判定(dìng)γo的範圍(wéi)在1.009~1.014之間(jian)，則C'也在(zai)(1.009-1.014)C之間。即(jí)該⛱️計量(liàng)😍管因😄粗(cu)糙度引(yin)人的計(ji)量誤差(cha)在-(0.9~1.4)%之間(jiān)。
(2)江沙7井(jǐng)計量直(zhí)管段粗(cū)糙度帶(dài)來的計(ji)量誤差(chà)影響:
　　由(you)表1提供(gong)的參數(shù):K=0.416mm,則D/K=80/0.416=192;β2=0.27=0.073≈0.1
　　由于(yú)D/K=192<400,無法通(tong)過标準(zhun)查表求(qiú)得Yo值，但(dan)依據表(biao)中γo變化(hua)趨勢可(ke)大緻判(pan)定γo的範(fàn)圍在1.003~1.006之(zhi)間,則C'也(yě)在(1.003~1.006)C之間(jiān)。即該計(jì)量管因(yīn)粗糙度(dù)引☎️人的(de)🏃🏻計量誤(wu)差在-(0.3~0.6)%.之(zhi)間。
(3)135井管(guan)道1計量(liàng)直管段(duàn)粗糙度(du)帶來的(de)計量誤(wu)差影響(xiǎng):
　　由表1提(tí)供的參(can)數:K=0.230mm，則D/K=100/0.230=435;β2=0.52=0.25.
　　由(yóu)于D/K=435>400，可以(yǐ)查表求(qiu)得γo值，在(zài)1.003~1.006之間。則(ze)C'也在(1.003~1.006)C之(zhi).間。該計(jì)量管因(yīn)粗糙度(du)引人的(de)計量誤(wù)差在-(0.3~0.6)%之(zhi)間。
(4)新計(ji)量管的(de)内壁很(hen)光潔則(ze)可忽略(luè)粗糙度(du)引入的(de)計💜量誤(wu)差。
4直管(guǎn)段内壁(bi)粗糙度(du)修正
　　标(biāo)準中規(gui)定，因測(cè)量管内(nei)壁粗糙(cao)度變化(hua)導緻的(de)流出🎯系(xì)數C将發(fā)😄生變化(huà)，流量測(cè)量不确(que)定度超(chao)過估算(suàn)值。爲了(le)避免這(zhè)種超差(cha)，推薦更(geng)新孔闆(pan)和新測(cè)量管🍓，若(ruo)要繼續(xù)使用可(ke)求出粗(cu)糙度算(suan)術平均(jun1)偏差Ra,對(dui)流出系(xi)數修正(zheng)後再使(shǐ)用。
　　由于(yu)标準隻(zhi)對D/K≥400的情(qing)況提出(chu)了規定(ding)，因此現(xian)場在用(yòng)的部分(fèn)計量管(guǎn)是無法(fǎ)按實際(ji)粗糙度(dù)進行修(xiū)正的☎️。就(jiù)目前采(cǎi)用的㊙️積(ji)算軟件(jiàn)而言,K值(zhi)最大也(ye)隻能修(xiū)正㊙️到D/K=400的(de)情況，表(biao)3列出了(le)氣田内(nèi)目前常(cháng)用的幾(jǐ)種測量(liang)管可以(yǐ)進行修(xiu)正的粗(cū)糙度值(zhí)。
　　由表3可(kě)知:不同(tong)管徑的(de)計量管(guǎn)，現行标(biao)準能修(xiu)正的K值(zhi)的最大(dà)限值，即(jí)超過該(gai)範圍就(jiu)不能修(xiu)正了，也(yě)就是超(chao)📞限K值👅參(can)與積算(suàn)出的流(liu)量已經(jīng)偏離正(zheng)常值。
 
例(lì):現有在(zai)用計量(liang)管150mm，β值爲(wèi)0.7，K爲0.44mrm。
　　則:D/K=340，查(cha)表3得，最(zuì)大K值爲(wei)0.375mm。D/K=400，β2=0.5時，在标(biao)準中查(cha)表γo爲1.014,即(jí)相對修(xiū)正量爲(wèi)🈲1.4%。
D/K=340<400，因此實(shi)際相對(duì)修正量(liang)應該大(da)于1.4%
　　同時(shi)，目前川(chuān)西氣田(tian)所有的(de)計量直(zhí)管段粗(cū)糙度修(xiū)正系數(shu)均取0.15mm，經(jing)推算現(xiàn)場相對(dui)修正量(liang)僅爲(0.6~0.9)%，即(jí)比理論(lùn)修🤩正量(liàng)偏低(0.5~0.8)%。
　　由(yóu)此可得(de)，川西氣(qì)田現用(yòng)的粗糙(cāo)度修正(zheng)系數0.15mm不(bu)合理，應(ying)依據計(ji)🎯量管的(de)實際粗(cū)糙度情(qíng)況，并結(jie)合标準(zhǔn)進行取(qǔ)值💚。對沒(méi)有超過(guò)限值的(de)按實際(ji)K值修正(zhèng)，對超過(guò)限值🐕的(de)，按最🌈大(dà)限值進(jìn)行修♈正(zheng)。下面(見(jian)表4)将給(gěi)出不同(tong)管徑的(de)各類計(ji)量管應(ying)采用的(de)修正值(zhi)。
 
　　豐谷站(zhan)備用管(guan)線與江(jiāng)沙7井計(ji)量管段(duan)，均爲D/K<400,标(biao)準并未(wei)給出🍉D/K<400時(shí)的Yn值查(chá)詢，因此(cǐ)無法進(jin)行粗糙(cao)度修正(zhèng)，故🏒該兩(liǎng)類計量(liàng)管已不(bu)具備🎯粗(cū)糙度修(xiu)正的意(yi)義。
　　135井管(guǎn)道1計量(liang)直管段(duan)由于D/K>400,沒(méi)有超出(chū)标準範(fan)圍，因此(ci)可以通(tong)過軟件(jiàn)進行粗(cū)糙⭐度修(xiu)正，修正(zheng)值即爲(wei)實測K值(zhi)0.23mm。
5直管段(duan)使用維(wéi)護建議(yì)
　　目前，川(chuān)西氣田(tian)的一類(lèi)測量管(guan)内璧粗(cu)糙度約(yuē)爲0.9mm左✔️右(yòu)☔，有嚴重(zhong)🥵結皮現(xian)象;二類(lèi)測量管(guan)内壁粗(cu)糙度在(zài)0.40mm左右，内(nèi)壁大多(duo)數有結(jié)垢和⭕輕(qīng)微結皮(pi)現象;三(san)類測量(liang)管内璧(bì)粗糙度(dù)在0.25mm左右(yòu)，内壁大(dà)多數有(you)結垢現(xiàn)象。這三(sān)類測量(liang)管在不(bú)同🏃管徑(jing)下，采用(yòng)的K值修(xiū)☔正值各(ge)不相同(tong)。.
　　目前，氣(qi)田内标(biāo)準孔闆(pan)計量系(xì)統對測(cè)量管統(tong)一采用(yòng)0.15mm的📱修正(zheng)值，依據(jù)标準推(tuī)算内壁(bi)粗糙度(du)給計量(liang)系統引(yin)人的誤(wù)差可達(da)2%以上，因(yīn)此須分(fèn)類修正(zhèng)。
　　當粗糙(cao)度沒有(yǒu)超過限(xian)值時采(cai)用實測(ce)值修正(zheng)，對超過(guò)限值的(de)按最大(da)限值修(xiū)正。當然(rán)超過限(xian)值的按(àn)最🐆大限(xiàn)值進行(háng)修正，也(yě)隻是從(cong)一定程(chéng)度上減(jiǎn)小粗糙(cao)度對計(jì)量的影(ying)響，要從(cong)根本上(shang)消除其(qi)影響隻(zhi)有确保(bǎo)計量管(guǎn)🤟内壁光(guāng)滑、潔淨(jing)，盡可能(neng)将天然(ran)🤞氣中油(you)、水、雜質(zhi)等分離(li)幹淨，加(jiā)強對計(ji)量管的(de)檢查維(wei)護，對沒(mei)有維護(hù)價值的(de)進行更(gèng)換。因此(cǐ)，測量管(guǎn)在使用(yong)過程中(zhōng)，直管段(duan)⭐内璧應(ying)保持清(qīng)♈潔、除掉(diao)污垢，管(guan)道内壁(bì)上的腐(fu)蝕硬皮(pi)應除掉(diào)♻️,同時對(dui)内壁表(biǎo)面粗🐉糙(cāo)度進行(háng)檢測，至(zhi)少在孔(kǒng)闆上遊(you)🚩側10D的直(zhi)管段部(bù)分(即測(ce)量管)應(ying)滿足GB/T21446--2008标(biao)準規定(ding)，當發現(xiàn)内表面(mian)有明顯(xiǎn)沖刷和(hé)腐🚩蝕時(shí)，如其内(nèi)壁粗糙(cāo)度不符(fú)合标準(zhun)規定時(shi)，更新爲(wei)♍内表面(mian)符合要(yào)求的測(cè)量管。

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