孔闆流量(liang)計計量分析(xī)

    SKLG型 差壓式孔(kǒng)闆流量計 優(yōu)點是适用于(yu)較大口徑管(guǎn)道的計量；結(jie)構簡單，安裝(zhuāng)🏃‍♂️容💰易；無可動(dong)部件，性能可(kě)靠，耐用；應用(yòng)曆史悠久，标(biao)準規定全；SKLG型(xing)♋差壓式孔闆(pan)流量計按标(biao)準制造的孔(kǒng)闆不需要标(biao)☔定；價格⛷️便宜(yi)。SKLG型差壓式孔(kǒng)闆流量計缺(quē)點：壓損🙇‍♀️大時(shi)不适宜長輸(shu)管線計量；量(liang)程比小；前🔴後(hòu)直管段要求(qiu)長，占地面積(jī)大；輸出信号(hao)爲模拟信㊙️号(hào)，重複性不高(gao)；對整套流量(liang)計的精度影(yǐng)響因☔素多♌且(qiě)錯綜複雜，很(hěn)難提高測量(liàng)精度。
一、不确(que)定度分析
節(jiē)流式差壓流(liú)量計不确定(dìng)度計算式：
（1）式(shi)中；Eqm-流量相對(duì)不确定度，% ；EC，Eε，ED，Ed，Eρ，EΔp-分(fen)别爲C，ε，D，d，ρ，Δp的相對(dui)不确定度，%；β-直(zhi)徑⁉️比，無量綱(gāng)。
    1.SKLG型 孔闆流量(liang)計計 算方程(chéng)中描述流體(tǐ)流動狀态真(zhēn)實性不确定(ding)度因素✏️
    多年(nian)來，我國的天(tian)然氣計量一(yī)直以體積流(liú)量爲結💁算依(yī)據，即🌍以一個(gè)大氣壓（101.325kPa）下，20℃時(shí)的天然氣的(de)量，對應的體(ti)積流量。根據(jù)标準，天⚽然氣(qì)标準體積流(liu)量計算公式(shì)爲[2]  （2） 式中：qsc-标準(zhǔn)狀态下天然(rán)氣體積流量(liàng)，m3/s；As-秒計量系數(shu)，無量綱，As=3.1794×10-6；C-流㊙️出(chu)🐪系數，無量綱(gang)；E-漸近速度系(xi)數，無量綱；d-孔(kong)闆開孔🍉直徑(jing)，mm；FG-相對密度系(xi)數，無量綱；ε-可(ke)膨脹性系數(shù)，無量綱；F2-超壓(ya)縮因子，無量(liàng)♍綱；FT-流動溫度(du)系數，無量綱(gang)；p1-孔闆上遊側(ce)取壓孔氣流(liú)絕對靜壓，MPa；Δp-氣(qi)流流經孔闆(pan)時産生的差(cha)壓，Pa。
流出系數(shù)C爲通過節流(liú)裝置的實際(ji)流量值與理(li)論流量值之(zhī)比。它是在上(shang)遊直管段充(chōng)分長的實驗(yan)條件下，并且(qie)🈚孔闆節流📱裝(zhuang)置在滿足規(guī)定的技術指(zhǐ)标下進行校(xiao)準标定的，才(cái)具計量特性(xìng)。
 （3）式中： 直徑比(bi)，β=d/D；D值的單位爲(wèi)mm；當間距符合(he)法蘭取壓方(fang)式時🚶‍♀️， L1=L2=25.4/D；當間距(ju)符合角接取(qu)壓方式時，L1=L2=0。
    根(gēn)據規範，孔闆(pǎn)開孔直徑d、測(cè)量管内徑JD、直(zhí)徑比β和管徑(jìng)雷諾🈲數ReD的極(ji)限值應符合(he)表1規定。
表1 孔(kǒng)徑、管内徑、直(zhi)徑比和雷諾(nuo)數極限值表(biǎo)

當氣流(liu)流束在孔闆(pǎn)前1D處充滿管(guan)道，且爲紊流(liú)狀态時，流出(chu)♋系數C的百分(fèn)誤差爲：當β≤0.6時(shí)，爲±0.6%；當0.67πβ≤0.75時，爲±β%。
    2.被(bèi)測介質實際(ji)物理性質的(de)不确定度因(yin)素
    2.1 多相、非牛(niu)頓流體[3]~[5]
    标準(zhun)中要求流經(jing)流量計的流(liu)體必須是單(dan)相的牛頓流(liú)體。但是在油(you)氣田開采中(zhōng)現場液體含(han)有微粒雜質(zhì)🌈或氣泡，氣體(ti)中有液滴或(huò)固體微粒是(shì)難以避免的(de)，問題的關鍵(jiàn)是這些分散(san)相的含量多(duō)少會影響到(dào)基本特性?确(què)定這個界限(xian)是很重要的(de)，未來界限的(de)試驗研⛷️究是(shi)流量計研制(zhì)的一個内容(róng)。
    結果表明：（1）用(yòng)孔闆流量計(ji)測量氣體流(liu)量，當氣體中(zhōng)夾帶少量體(ti)時，流量測量(liang)不确定度偏(piān)高，測量的濕(shī)氣流量随β的(de)增加而減少(shǎo)，在β比爲0.7時，測(ce)得的流量偏(pian)差爲-1.7% ；（2）當少量(liang)液㊙️體時，在β比(bi)爲0.5時表明孔(kǒng)闆性能較好(hǎo)，但是将夾帶(dài)在孔闆上遊(yóu)脫出，以獲得(de)計🈲量性能；（3）用(yong)💁舊的孔闆流(liú)☔量計測量濕(shi)氣，流量計量(liang)值将降低3%。
    2.2 天(tian)然氣相對密(mì)度的影響
    密(mì)度參數是天(tian)然氣測量中(zhong)極爲物性參(can)數， 密度測量(liàng)的不☂️準确度(dù)對整個測量(liang)系統的不精(jing)度有着很⛹🏻‍♀️大(dà)影響。根據計(ji)量條件估算(suàn)密度帶來的(de)不确定度：當(dāng)儀表♉精度較(jiào)低運行在下(xià)限時，不确❓定(ding)度爲±0.818%；反之♉，不(bú)确定度則在(zai)±0.793%，由此可見密(mi)度在流量測(cè)量中至關❗重(zhòng)要，所以爲了(le)準确進行天(tian)然氣計量，選(xuǎn)用在線色譜(pǔ)儀進行組👌分(fen)在線分析是(shi)十分必要的(de)。
    3.測量中重要(yào)設備（如孔闆(pan)開孔直徑及(jí)直徑比）的不(bú)确定度✍️
    規範(fàn)規定，标準孔(kǒng)闆是由機械(xie)加工獲得的(de)一塊圓形穿(chuan)孔的薄闆。它(ta)的節流孔圓(yuan)筒形柱面與(yu)孔闆上遊端(duan)💋面垂直，其邊(bian)緣是尖銳的(de)， 孔闆厚與孔(kǒng)闆直徑比是(shi)比⛷️較小的。孔(kong)闆在測量管(guan)☁️内的部分應(yīng)該是圓的并(bìng)與測量管軸(zhóu)線同軸，孔闆(pan)的兩端面應(ying)始終是㊙️平整(zheng)的和平行的(de)
    3.1 孔闆偏心
    根(gen)據GB2624-81規定，孔闆(pan)應與節流裝(zhuang)置中的直管(guǎn)段對中。實驗(yan)表明，孔闆偏(piān)心引起的計(ji)量誤差一般(bān)在2%以内，孔徑(jing)比β值愈高，偏(pian)心率影響愈(yu)大，應不用值(zhi)高的孔闆🔴。

                                 
 3.2 孔(kong)闆彎曲
    由于(yú)安裝或維修(xiu)不當。使孔闆(pan)發生彎曲或(huò)變形， 導緻流(liu)量🌍測量誤差(cha)較大。在法蘭(lan)取壓的孔闆(pǎn)上進行測試(shì)🔞，孔闆✔️彎曲産(chan)生的最大誤(wu)差約爲3.5%，見圖(tu)1。
    3.3 孔闆邊緣尖(jiān)銳度
    孔闆入(ru)口邊緣磨損(sǔn)變鈍不銳或(huo)受腐蝕發生(shēng)缺口，或孔🛀闆(pǎn)管道内部的(de)焊縫或計量(liàng)法蘭墊片，都(dōu)将使實際👄流(liu)量系數增大(dà)和差壓降低(dī)，造成計算氣(qi)量偏小。
    二、提(ti)高計量精度(dù)的措施
    1.消除(chu)氣流中的脈(mò)動流
    管道中(zhōng)由于氣體的(de)流速和壓力(li)發生突然變(bian)化，造🏃🏻‍♂️成脈動(dòng)流✊，它能引起(qǐ)差壓的波動(dong)，而節流裝置(zhì)的流量計算(suan)公式是以蘭(lán)孔闆的穩定(dìng)流動爲基礎(chu)的，當測量點(diǎn)有脈動現象(xiang)時，穩定原理(lǐ)不能成立，從(cóng)而影響測量(liang)精㊙️度，産生計(jì)♻️量誤差。
    脈流(liu)流量總不确(què)定度等于按(àn)GB/T2624-93計算的測量(liàng)誤差與🌍脈動(dong)附加📱不确定(dìng)度的合成。（4）式(shi)中：ET-脈動附加(jia)不确定度，無(wu)量綱； -軸向時(shí)均速度，m/s； -速度(du)脈動分量均(jun)方根值，m/s。（公式(shì)應用條件≤0.32） 因(yīn)此，爲了保證(zhèng)天然氣計量(liàng)精度，必須抑(yì)制脈動流🛀🏻。常(chang)用的🏒措施🈲有(yǒu)：
    （1）在滿足計量(liang)能力的條件(jiàn)下，應選擇内(nèi)徑較小的測(cè)量管，提高👨‍❤️‍👨差(chà)壓和孔徑比(bi)；
    （2）采用短引壓(ya)管線，減少管(guǎn)線中的阻力(li)件，并使上下(xià)遊📞管線長⭐度(dù)相等，減少系(xi)統中産生諧(xié)振和壓力脈(mo)動振幅增加(jia)；
    （3）從管線中消(xiao)除遊離液體(ti)，管線中的積(jī)液引起的脈(mo)🏃‍♀️動可采用自(zì)👈動清管系統(tǒng)或低處安裝(zhuāng)分液器來處(chu)理。
   2.計量裝置(zhì)的設計安裝(zhuang)應符合規範(fan)
    由于影響孔(kong)闆流量計測(ce)量精度的根(gen)本原因是節(jie)流裝置的幾(ji)何形狀和流(liu)動動态是否(fǒu)偏離設計标(biāo)準。因🔞此在使(shǐ)用🤞過程中必(bì)☎️須定期做好(hǎo)系統的校檢(jian)、維護工作，對(duì)于♌實際使☂️用(yòng)中的壓力、溫(wēn)度、流量等工(gong)況參數的變(bian)化，應進行及(jí)時修正。可采(cǎi)用全補償的(de)流量計算機(jī)的積算方案(àn)，以減少計量(liang)誤差，确保計(ji)量精度。
    3.避免(mian)人爲計量誤(wu)差
    加強計量(liàng)管理，提高操(cāo)作人員技術(shu)素質。

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