摘要:介紹(shao)了孔闆流(liu)量計 量器(qi)具的應用(yong),同時針對(dui)當前孔闆(pan)流量自動(dong)計量系統(tong)進❄️行了介(jie)紹和分析(xi),爲現場孔(kong)闆流量計(ji)計量🌈精度(du)的提高提(ti)出了相應(ying)的建議和(he)要求。
　　由于(yu)曆史原因(yin)和自身的(de)特點,孔闆(pan)流量計在(zai)當前天然(ran)氣計量🤟中(zhong)占據很大(da)市場。同時(shi),由于自動(dong)化技術在(zai)孔闆流量(liang)計計量系(xi)統中的應(ying)用,使孔闆(pan)流量🚶計計(ji)量系統克(ke)🌂服了傳統(tong)計量過程(cheng)中人爲誤(wu)差等⛷️不利(li)因素,進一(yi)步提高了(le)孔闆流量(liang)計的計量(liang)精度🌈。
1天然(ran)氣流量計(ji)量方法
　　我(wo)國天然氣(qi)計量通常(chang)以體積表(biao)示，法定單(dan)位是立方(fang)米。我🏒國規(gui)定天然氣(qi)流量測量(liang)的标準狀(zhuang)态是:絕對(dui)壓力爲🍓0.101325MPa,溫(wen)度爲23.15℃。天💰然(ran)氣流量計(ji)量方法很(hen)多,可用的(de)流量⁉️儀表(biao)也很多,按(an)工作原理(li)大緻分爲(wei): 差壓式流(liu)量計 、容積(ji)式流量計(ji)、速度式流(liu)量計3種類(lei)型。在計量(liang)标準方面(mian),目前世界(jie)上多數國(guo)家計量标(biao)準逐步向(xiang)1S05167《用孔闆測(ce)💃量充滿圓(yuan)管的流體(ti)的流量》靠(kao)攏，我國天(tian)然氣計量(liang)标準也修(xiu)訂爲SY/T6143-1996《天然(ran)氣流量的(de)标準孔闆(pan)計量方法(fa)》。
2孔闆流量(liang)計自動計(ji)量概況
　　所(suo)謂自動計(ji)量,就是利(li)用變送器(qi)實時檢測(ce)天然氣流(liu)🌏量📞計量中(zhong)所涉及到(dao)的溫度、壓(ya)力、壓差等(deng)參數,通過(guo)計⛹🏻‍♀️算機㊙️中(zhong)的流量🆚計(ji)算軟件,實(shi)現整個流(liu)量測量環(huan)節中無人(ren)工參與的(de)天然氣流(liu)量測☎️量。随(sui)着計量技(ji)術的發👄展(zhan)和計算機(ji)運用的普(pu)及。實現孔(kong)闆流量計(ji)自動化計(ji)量的方案(an)較💋多,目前(qian)主要有以(yi)下4種模式(shi)。
2.1單變變送(song)器+流量計(ji)算機(或工(gong)控機)利用(yong)
　　單變量模(mo)拟變送器(qi)分别檢測(ce)溫度、壓力(li)、差壓,并将(jiang)❗檢測到的(de)電信号轉(zhuan)換成标準(zhun)的4-20MA模拟信(xin)号送入流(liu)量計算機(ji)👨‍❤️‍👨(或工控機(ji))的數據采(cai)集卡,通過(guo)A/D轉換成數(shu)字量,在💘流(liu)量計算機(ji)(或💋工控機(ji)💔)上通過流(liu)量計算軟(ruan)件計算出(chu)天然氣瞬(shun)時流量、累(lei)💘積流量以(yi)及實現其(qi)他輔助功(gong)能。此方式(shi)屬傳統自(zi)動計量模(mo)式,缺點爲(wei)采集、傳輸(shu)爲模拟信(xin)号,抗千擾(rao)能力較差(cha)，由于信号(hao)轉換等問(wen)題計量精(jing)度難以提(ti)高,而且硬(ying)件較複雜(za)、中間環節(jie)較多、可靠(kao)👉性較差。可(ke)擴展爲:單(dan)變量變送(song)器+流量計(ji)算機+工控(kong)機,從而實(shi)現流量計(ji)算與顯示(shi)分開,提高(gao)系統的可(ke)靠性和可(ke)視性。
2.2多變(bian)量變送器(qi)+流量計算(suan)機(或工控(kong)機)利用
　　1台(tai)多變量智(zhi)能變遞器(qi)同時檢測(ce)溫度、壓力(li)、差壓等,采(cai)用🌈現場總(zong)線制,通過(guo)數字信号(hao)傳輸,送入(ru)流量計算(suan)機♊(或工控(kong)機)數據采(cai)集卡後上(shang)通過流量(liang)計算軟件(jian)計算出天(tian)然氣瞬時(shi)流量、累積(ji)流量及實(shi)現其他功(gong)能。此方式(shi)硬件連接(jie)簡化了許(xu)多,提高了(le)系統的💃🏻可(ke)靠性和測(ce)量精度。但(dan)由于變送(song)器僅檢測(ce)測量信号(hao)不進行數(shu)❗據處理，因(yin)此在校準(zhun)時必須和(he)流量計算(suan)機--起實行(hang)聯校。采用(yong)流量計算(suan)機或工控(kong)機主要區(qu)别在于流(liu)量計算🙇🏻部(bu)分。流量計(ji)算機是專(zhuan)用的固化(hua)軟件實現(xian)計算和數(shu)據存儲,比(bi)較穩定可(ke)靠,可信👈任(ren)度較高;工(gong)控機上軟(ruan)件計算一(yi)般自主❤️開(kai)發,便于軟(ruan)件升級和(he)系統維護(hu),由于計算(suan)量大,特别(bie)是多路計(ji)量時,可靠(kao)性稍微差(cha)些🐆。爲增加(jia)系統的可(ke)靠性和操(cao)作界面直(zhi)觀化,這種(zhong)方式也可(ke)擴展爲:多(duo)變量變送(song)器+流量計(ji)算機+工控(kong)機,即流量(liang)計算機中(zhong)實現流📱量(liang)計算,工控(kong)機上實現(xian)顯示。
2.3多變(bian)智能變送(song)器+工控機(ji)此方式與(yu)模式2比較(jiao),主要區别(bie)🔴是變送器(qi)内固化了(le)流量處理(li)軟件使得(de)變送器可(ke)以就🆚地顯(xian)示瞬🌂時測(ce)⛹🏻‍♀️量參數和(he)計算瞬時(shi)流量,并通(tong)過數字信(xin)号傳輸,送(song)人工控機(ji)顯🈲示和實(shi)現其他輸(shu)助功能。所(suo)測量的流(liu)量值必須(xu)在工控機(ji)上進行二(er)次處理,以(yi)實現數據(ju)的累積和(he)存儲功能(neng)。采用這種(zhong)方式,系統(tong)結構進一(yi)步簡化,變(bian)送器可單(dan)校也可聯(lian)校,易于維(wei)護。但由于(yu)在工控機(ji)内實現流(liu)量的累🌈積(ji)和存儲,可(ke)靠性較差(cha),易造成數(shu)據丢失。
2.4一(yi)體化智能(neng)儀表+工控(kong)機主
　　要利(li)用一體化(hua)智能儀表(biao)實現了變(bian)送器與流(liu)量計算機(ji)的一體化(hua)。不僅自帶(dai)數據庫可(ke)實現瞬時(shi)參數及流(liu)量的🚶顯示(shi),以及累積(ji)流量和曆(li)史數據的(de)再現;而且(qie)在儀表的(de)運行方面(mian),采取了.多(duo)種電源保(bao)障方式:内(nei)電池組、太(tai)陽能和外(wai)接電🐇源等(deng),實現❤️了在(zai)無電🐪力供(gong)應情況下(xia),可以獨立(li)自成計量(liang)系🌈統，就地(di)顯示天然(ran)氣瞬時流(liu)量、累積流(liu)量和💘數據(ju)的存儲、再(zai)現等;正常(chang)情況下可(ke)通過現場(chang)總線和上(shang)位機連接(jie),實行數字(zi)信号傳輸(shu)上傳顯示(shi),也可以在(zai)工控機上(shang)實行📞二次(ci)數據處理(li),組成的☀️計(ji)量系統更(geng)加靈活、可(ke)靠。采用這(zhe)種方式,實(shi)現了計量(liang)數據的無(wu)憂化,使得(de)系統🔞結構(gou)簡單、操作(zuo)更簡單更(geng)可靠、更易(yi)維護;不僅(jin)可以⭕單校(xiao)🙇‍♀️也可以聯(lian)校。采用獨(du)👉立的計量(liang)回路,減少(shao)了數據傳(chuan)輸過♋程的(de)幹擾,提高(gao)了計量的(de)精度。
3自動(dong)計量方案(an)選擇的原(yuan)則
　　由于 天(tian)然氣流量(liang)計 量是--種(zhong)間接的、多(duo)參數的、動(dong)态的、不可(ke)再現的測(ce)量,天🐇然💋氣(qi)🔞的🈲流量計(ji)量是流量(liang)測量中的(de)難點之一(yi)。因此,在選(xuan)擇具體方(fang)案時,應着(zhe)重考慮系(xi)統的可靠(kao)性、準确性(xing)和先進性(xing)。一般主要(yao)遵🔱從以下(xia)原則。
3.1數據(ju)的安全性(xing)原則指
　　在(zai)非儀表故(gu)障的情況(kuang)下，計量系(xi)統能夠提(ti)供準确的(de)計量數據(ju),以實現對(dui)天然氣管(guan)網的有效(xiao)監控,并😄保(bao)證數據的(de)可靠性🧑🏾‍🤝‍🧑🏼,爲(wei)企業信息(xi)系統實現(xian)企業管🌈理(li)、經營、指揮(hui)、協調提供(gong)重要依據(ju)。計量信息(xi)系統重要(yao)的數據源(yuan),一旦出🈲現(xian)問題,将給(gei)企業帶來(lai)不可估量(liang)的損失。因(yin)♍此,數據源(yuan)要求準确(que)、齊全🤟、完整(zheng)、可靠。爲此(ci)在選擇方(fang)案時,首要(yao)問題就是(shi)考慮計量(liang)數據的安(an)全性。由于(yu)針對💜天然(ran)氣💋集輸企(qi)業分散、環(huan)境因素惡(e)劣,要充分(fen)考慮計🍓算(suan)機故障、電(dian)力供應等(deng)實際情況(kuang)，做好預案(an),避免由此(ci)而引起的(de)數據丢失(shi)。
3.2計量回路(lu)的獨立性(xing)原則
　　主要(yao)是爲了保(bao)證在計量(liang)系統出現(xian)問題時,盡(jin)量減少故(gu)🐉障的影響(xiang)面,降低故(gu)障的影響(xiang)程度,從而(er)維護企業(ye)的安🔅全平(ping)穩運行和(he)經濟效益(yi)。
3.3使用操作(zuo)的簡單、可(ke)靠原則
　　由(you)于天然氣(qi)集輸企業(ye)的站、場一(yi)般都比較(jiao)分散,專業(ye)人員相對(dui)較少。因此(ci),在選擇、設(she)計方案時(shi)要充分😘考(kao)慮操作🛀🏻、維(wei)護的簡要(yao)性,做到簡(jian)單易用、高(gao)可靠、低維(wei)護,從♊而确(que)保計量系(xi)統的長期(qi)、穩定運行(hang)。
3.4兼顧發展(zhan)的原則
　　伴(ban)随天然氣(qi)貿易的發(fa)展對天然(ran)氣計量的(de)精度和⛷️計(ji)量方式的(de)要求也越(yue)來越高。在(zai)選擇時要(yao)考慮天然(ran)氣計量🐇交(jiao)接📐方式的(de)可能改變(bian)和實時計(ji)量補償的(de)可能，如在(zai)線色譜分(fen)析、實時補(bu)償、能量計(ji)量等。如果(guo)要在企業(ye)信息網絡(luo)的基礎上(shang),建立以企(qi)業信息網(wang)絡爲紐帶(dai)的站控系(xi)統,則應考(kao)慮實現計(ji)量系統數(shu)據的遠程(cheng)組态。
3.5計算(suan)方法和計(ji)算軟件的(de)合法性原(yuan)則
　　在天然(ran)氣貿易計(ji)量中要充(chong)分考慮到(dao)計算方法(fa)和計算軟(ruan)件的合法(fa)性問題,避(bi)免由此而(er)引起不必(bi)要的計量(liang)糾🧑🏽‍🤝‍🧑🏻紛。由于(yu)天然氣計(ji)量方法的(de)多樣性,應(ying)考🚩慮計算(suan)軟件的獨(du)立化,這樣(yang)才🏃‍♂️便于流(liu)量計算軟(ruan)件🤟的升級(ji)。在具體的(de)計🏃‍♂️量系統(tong)中應采用(yong)用戶認可(ke)的👅特定計(ji)算方法或(huo)是以合同(tong)、協議的方(fang)💔式規定計(ji)算方法。
3.6技(ji)術先進、成(cheng)熟的原則(ze)
　　現代計量(liang)逐步發展(zhan)成爲一門(men)綜合性的(de)專業技術(shu)，它是集成(cheng)計算機技(ji)術、通訊技(ji)術、網絡技(ji)術、儀表制(zhi)造技術、微(wei)功耗技術(shu)㊙️爲-體的技(ji)術結晶。由(you)于各儀表(biao)廠家技術(shu)水平的不(bu)平衡,在選(xuan)擇方案時(shi)一定要有(you)預見性。
4存(cun)在的問題(ti).
　　盡管孔闆(pan)流量計自(zi)動計量系(xi)統的發展(zhan)越來越完(wan)善,但由于(yu)設備、測量(liang)儀表本身(shen)的原因和(he)自動計量(liang)技術上的(de)局限性,在(zai)提高計量(liang)的準确性(xing)和數據處(chu)理上,仍存(cun)在一些問(wen)題。
4.1節流裝(zhuang)置帶來的(de)誤差
　　首先(xian),孔闆流量(liang)計在流體(ti)較爲千淨(jing)、流經節流(liu)裝置前直(zhi)管段比‼️較(jiao)理想(遠大(da)于10倍圓管(guan)直徑)、流體(ti)處于紊流(liu)狀态(雷諾(nuo)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻數大于4000)時(shi)🚶,其精度可(ke)達0.75級。但由(you)于氣質、計(ji)量直管段(duan)沒有達到(dao)要求,孔闆(pan)産🛀生誤差(cha)的因素有(you):孔闆人口(kou)銳角損傷(shang);液體及固(gu)體污物堆(dui)積在孔闆(pan)表面,使孔(kong)闆表面粗(cu)糙度改變(bian),大大增加(jia)測量誤差(cha)。根據對現(xian)場使用過(guo)的孔闆所(suo)作測量統(tong)🌈計,孔闆在(zai)剛開始投(tou)用時,精度(du)可達1%，連續(xu)運行3月後(hou),其測量精(jing)度僅達到(dao)3%甚至更低(di)。其次,量程(cheng)比的問題(ti)。量程比(3:1)是(shi)孔闆流量(liang)計最大的(de)缺憾。盡管(guan)現在已有(you)寬量♋程比(bi)的變送器(qi),但♉在對于(yu)💃🏻瞬間流量(liang)變化範圍(wei)很大,流量(liang)低于最大(da)流量的30%時(shi),由于節流(liu)式測量方(fang)法原因,計(ji)量的精度(du)将大幅度(du)降低。因此(ci),爲了提高(gao)量程比,可(ke)以考慮利(li)用變送器(qi)寬量程的(de)特點,運用(yong)軟件的方(fang)式實現量(liang)程的自動(dong)調整(軟維(wei)護),從而擴(kuo)大🐆量程比(bi),提高測量(liang)的有⭕效範(fan)圍,保證計(ji)量的準确(que)性。
4.2現場變(bian)送器的誤(wu)差
　　現場差(cha)壓、 壓力變(bian)送器 本身(shen)能達到的(de)精度是實(shi)現整個計(ji)量系統精(jing)度的🈲基📞礎(chu)。因此💃,要⁉️保(bao)證 差壓變(bian)送器 、溫度(du)傳感器、壓(ya)力傳感器(qi)的本身精(jing)度爲A級,即(ji)時進🏃🏻‍♂️行檢(jian)❤️定,保證其(qi)精度。
4.3異常(chang)數據的處(chu)理問題
　　任(ren)何系統都(dou)有可能出(chu)現故障，可(ke)能出現--些(xie)異常的無(wu)👈理數據。因(yin)此爲了維(wei)護貿易雙(shuang)方的利益(yi),對可能出(chu)現🔞的異常(chang)數據問題(ti)在設計時(shi)要充分考(kao)慮數據的(de)審慎可修(xiu)改性,從而(er)避免異常(chang)數據一旦(dan)出現并參(can)與累積🐪計(ji)算,造成計(ji)量數據💰的(de)混亂。
4.4操作(zuo)界面和過(guo)程數據的(de)利用問題(ti)
　　由于天然(ran)氣輸送的(de)連續性、動(dong)态性、瞬間(jian)的不确定(ding)性以及不(bu)可再現等(deng)特點,實時(shi)地進行數(shu)據分析,對(dui)數據形成(cheng)的全過程(cheng)進行🈲有效(xiao)的監控和(he)保存,有利(li)于數據異(yi)常的分析(xi)和控制,是(shi)數據管理(li)中重要的(de)🌈一環。目前(qian)的自動計(ji)🍓量系統在(zai)此方面有(you)所考慮,但(dan)過程數據(ju)的應用、分(fen)析、界面功(gong)能尚不完(wan)全,還有待(dai)于完善。
5結(jie)論
　　在采用(yong)孔闆流量(liang)計測量天(tian)然氣流量(liang)時,如對孔(kong)闆.流量計(ji)的一次裝(zhuang)置(孔闆節(jie)流裝置)和(he)二次儀表(biao)(差👈壓靜壓(ya)溫度、天🔞然(ran)氣物性參(can)數計量器(qi)具等)配套(tao)儀🈲表的選(xuan)擇、設計、安(an)裝、使用都(dou)嚴格按照(zhao)🏃🏻‍♂️有關标準(zhun)進行,并在(zai)受控狀态(tai)下使用時(shi)，其流量測(ce)量🏃🏻精度是(shi)可以控制(zhi)在+1%~+1.5%範⛱️圍内(nei)的。
根據實(shi)際應用情(qing)況,就提高(gao)計量精度(du)提出以下(xia)控制方法(fa)💃及建議。
5.1孔(kong)闆節流裝(zhuang)置必須符(fu)合标準
　　孔(kong)闆節流裝(zhuang)置應按照(zhao)标準安裝(zhuang)設計,根據(ju)孔闆前阻(zu)力件🔆形式(shi)配接足夠(gou)長度的直(zhi)管段,一般(ban)應至少前(qian)30D。長慶氣💞田(tian)在開發初(chu)期部分集(ji)氣站因設(she)計原因流(liu)量計直管(guan)段長度爲(wei)前10D後5D,造成(cheng)天然氣計(ji)量輸差達(da)到士5%~土8%。分(fen)析原因💞後(hou)經技術💋改(gai)造,計量管(guan)段改爲前(qian)30D後10D,使計量(liang)輸差降低(di)到🐪+1.5%。
5.2氣流中(zhong)存在脈動(dong)流的改善(shan)措施
　　在天(tian)然氣計量(liang)中由于各(ge)種原因使(shi)天然氣脈(mo)動,可以✊采(cai)取以⛷️下措(cuo)施減小脈(mo)動流的影(ying)響。
(1)在滿足(zu)計量能力(li)的條件下(xia),應選擇内(nei)徑較小的(de)測量管🔴,使(shi)Op、β在比較高(gao)的雷諾數(shu)下運行。
(2)采(cai)用短引壓(ya)管線,盡量(liang)減少引壓(ya)管線系統(tong)中的阻力(li)件,并使上(shang)下遊管段(duan)相等,以減(jian)少系統中(zhong)産生諧振(zhen)和壓力脈(mo)動振幅的(de)增加。
(3)采用(yong)自動清管(guan)系統或低(di)處安裝分(fen)液器來降(jiang)低管線中(zhong)👉積🆚液引起(qi)的脈動。爲(wei)使天然氣(qi)流量計量(liang)達到👨‍❤️‍👨具有(you)最佳的計(ji)量性能,應(ying)将天然氣(qi)中的水分(fen)徹底脫出(chu)。
5.3加強計量(liang)管理、建立(li)健全各項(xiang)規章制度(du)
　　嚴格貫徹(che)執行SY/T6143-1996标準(zhun),确保裝置(zhi)完全符合(he)标準的技(ji)術要求。建(jian)立健全各(ge)項規章制(zhi)度,如定期(qi)維護制度(du)㊙️、周期送檢(jian)制度,加強(qiang)⛷️對天然氣(qi)生産情況(kuang)的監測，及(ji)時消除誤(wu)差。長慶氣(qi)田根據氣(qi)😍質的淨化(hua)程度,規定(ding)集氣站、貿(mao)♍易交接計(ji)量孔闆定(ding)♉期清洗檢(jian)⛷️查,同時還(hai)配備孔闆(pan)綜合測試(shi)儀定期對(dui)孔闆進🌈行(hang)幾何尺寸(cun)檢定,使集(ji)氣站單井(jing)計量輸差(cha)能有效控(kong)制在土1.0%以(yi)内。

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