摘(zhai)要：孔闆流(liu)量計 是一(yi)種廣泛使(shi)用的容積(ji)式流量計(ji)，本文簡要(yao)叙述了⭐孔(kong)闆流量計(ji)的工作原(yuan)理,對孔闆(pan)流量計的(de)計量誤差(cha)及原因進(jin)行了分析(xi)👉并提出了(le)相應的措(cuo)施，給工程(cheng)技術人員(yuan)💃提供一定(ding)的幫助。
0引(yin)言
　　孔闆流(liu)量計結構(gou)簡單，操作(zuo)較方便，使(shi)用技術成(cheng)熟，使得其(qi)在管道計(ji)量中得到(dao)廣泛應用(yong)，據統計，目(mu)前孔闆流(liu)量計是我(wo)國💚天然氣(qi)管道計量(liang)用得最多(duo)的計量設(she)備，占整個(ge)貿易計量(liang)的50%左右。爲(wei)了規範孔(kong)闆流量計(ji)量，國家專(zhuan)門制定了(le)GB2628和🌈SY/T6143計量标(biao)準，對計量(liang)系統進行(hang)了說明和(he)要求，同時(shi)，也出台天(tian)然氣場站(zhan)儀表配備(bei)指南💋，對計(ji)量系統儀(yi)器儀表精(jing)度等級進(jin)行了要求(qiu)。但⚽是由于(yu)孔闆流量(liang)計計量系(xi)統的結構(gou)特⭐點,決定(ding)了會産生(sheng)兩種誤差(cha)，一種是基(ji)本誤差，這(zhe)是流量計(ji)本身所存(cun)在的誤差(cha)，第二種是(shi)附加誤差(cha)，是由于流(liu)量計在使(shi)用時偏離(li)了标準條(tiao)件産生的(de)。由📞于人爲(wei)操作的環(huan)節多，且天(tian)然氣這一(yi)物質的計(ji)量是一種(zhong)連續的、不(bu)可重複的(de)計😘量，若不(bu)加以适時(shi)監🌐控，所引(yin)起的計量(liang)附加誤差(cha)相當大，尤(you)🐅其當天然(ran)氣作爲商(shang)品進行貿(mao)易結算時(shi)，爲供需雙(shuang)方帶來不(bu)👉利影響,本(ben)文分析了(le)産生誤差(cha)的主要原(yuan)因，并提出(chu)了㊙️相應的(de)整改措施(shi)。
1孔闆流量(liang)計的結構(gou)組成及其(qi)測量原理(li)
1.1結構組成(cheng)
　　孔闆流量(liang)測量系統(tong)一般由節(jie)流裝置( 标(biao)準孔闆 )、 壓(ya)力變送器(qi) 、 差壓變送(song)器 、 鉑熱電(dian)阻 及其流(liu)量積算儀(yi)組成。其中(zhong)孔闆節流(liu)裝置包括(kuo)孔闆、孔闆(pan)夾持器和(he)上下遊直(zhi)管段。其結(jie)構如圖1所(suo)示。

1爲(wei)上遊側第(di)二阻流件(jian);2爲上遊側(ce)第一阻流(liu)件;3爲孔闆(pan)和孔闆夾(jia)持器;4爲差(cha)壓訊号管(guan)路;5爲下遊(you)側第一阻(zu)流件
1.2測量(liang)原理
　　天然(ran)氣經過孔(kong)闆後，在孔(kong)闆前後産(chan)生差壓，實(shi)驗結果證(zheng)明，天然氣(qi)的流量和(he)差壓的平(ping)方根成正(zheng)比，算出比(bi)例系數也(ye)就測出了(le)流量。
(1) 差壓(ya)式孔闆流(liu)量計 包括(kuo)三部分:①現(xian)場取壓部(bu)分，包括高(gao)級孔闆閥(fa)、前後直管(guan)段、導壓管(guan);②溫度、壓力(li)、組分補償(chang)部分，包括(kuo)現場用 溫(wen)度變送器(qi) 、壓力變送(song)器、天然氣(qi)組分分析(xi)儀計量的(de)實時數據(ju);③流量💛計♉算(suan)部分，指專(zhuan)用流量計(ji)算機(或計(ji)算儀)所安(an)📧裝的計量(liang)☔标準程序(xu)。(2)在實際應(ying)用過程中(zhong)，當充滿管(guan)🌂道的流體(ti)流經管道(dao)内的節流(liu)件時，如圖(tu)2所示。

　　流線(xian)将在節流(liu)件處形成(cheng)局部收縮(suo)，因而流速(su)增加，靜壓(ya)力降低，于(yu)是在節流(liu)件前後便(bian)産生了壓(ya)差。流體流(liu)量愈大，産(chan)🔴生的壓差(cha)愈大，這樣(yang)可依據壓(ya)差來衡量(liang)流量的大(da)小。這種♋計(ji)量方法是(shi)以流動連(lian)續性方程(cheng)(質量守恒(heng)定律)和伯(bo)努利方程(cheng)(能量💛守恒(heng)定律)爲基(ji)礎的。壓差(cha)的大小不(bu)僅與流量(liang)還與其他(ta)許多因素(su)有關，例🚶‍♀️如(ru)✏️當節流裝(zhuang)置形式或(huo)管道内流(liu)🈲體的物理(li)性質(密度(du)、粘度)不同(tong)㊙️時，在同樣(yang)大小的流(liu)量下🌈産🤞生(sheng)的壓差也(ye)是不㊙️同的(de)。以伯努利(li)方💃🏻程💃式和(he)流體流動(dong)的連續性(xing)方程式爲(wei)依據，天然(ran)氣流量計(ji)算公式爲(wei)：

　　根據氣體(ti)易壓縮、密(mi)度差異大(da)、受溫度影(ying)響特點，得(de)出天然氣(qi)流量計量(liang)的實用公(gong)式是:

　　其中(zhong):Qn爲标準狀(zhuang)态下氣體(ti)體積流量(liang);Ah爲常數,标(biao)況下爲0.008686;α0爲(wei)特定流量(liang)系數;γre爲計(ji)量管内壁(bi)流量修正(zheng)系數;bk爲孔(kong)闆入口邊(bian)緣銳利度(du)修正系數(shu);Fr爲雷諾數(shu)修正系數(shu);ε爲👣氣體膨(peng)脹系數;d爲(wei)孔闆在20℃下(xia)實測的開(kai)孔口⛱️徑;Fa爲(wei)孔闆🏃‍♀️熱膨(peng)脹修正系(xi)數;Fg爲天然(ran)氣相對密(mi)度修🛀🏻正系(xi)數;Fz爲超壓(ya)縮系數;Ft爲(wei)流體流動(dong)溫度修正(zheng)系數;P1爲孔(kong)闆上遊🈲側(ce)絕對壓力(li);hw爲氣體流(liu)過孔闆時(shi)🐇的差壓。
2誤(wu)差因素分(fen)析及技術(shu)要求
2.1基本(ben)誤差
(1)由計(ji)量裝置本(ben)身精确度(du)所決定的(de)誤差。由于(yu)孔闆🌈流量(liang)計測🈲得的(de)流量是根(gen)據差壓信(xin)号間接求(qiu)得的。從公(gong)式可以看(kan)出，影響計(ji)量精确度(du)的主要因(yin)素是α、F、ε等值(zhi)。必須保持(chi)α、F、ε均爲恒定(ding)值,才能達(da)到差壓和(he)流量之間(jian)有恒定的(de)對應🈲關系(xi)。但在實際(ji)生産中，α、F、ε都(dou)與某☂️些因(yin)素有關，特(te)别是流量(liang)系數α，它是(shi)一個影響(xiang)因素複雜(za)，變化範㊙️圍(wei)大的重要(yao)系數，如果(guo)在計量過(guo)程中不能(neng)保證α爲恒(heng)定值，則計(ji)量誤差将(jiang)會較大。
　　從(cong)資料和實(shi)驗證明，流(liu)量系數α值(zhi)與取壓點(dian)位置、孔闆(pan)的開孔截(jie)面積和管(guan)道截面積(ji)比(m=d2/D2)、雷諾數(shu)、管壁粗糙(cao)度、孔闆入(ru)口邊緣尖(jian)銳度有關(guan)。所以，标準(zhun)孔闆的😍選(xuan)用應符合(he)下🙇🏻列技術(shu)要求:
孔闆(pan)相對于開(kai)孔直徑d的(de)軸線中心(xin)對稱;
孔闆(pan)上遊端面(mian)A應于下遊(you)端面B平行(hang)，并且與開(kai)孔直徑d的(de)軸線垂直(zhi);
孔闆A面、B面(mian)應無可見(jian)的損傷;
孔(kong)闆開孔直(zhi)徑d的上遊(you)測直角入(ru)口邊緣G應(ying)銳利,無毛(mao)刺和劃痕(hen)。
孔闆開孔(kong)直徑d的内(nei)圓柱表面(mian)長度e應符(fu)合:0.005D≤e≤0.02D;
孔闆的(de)厚度應符(fu)合:e≤F≤0.005D;
孔闆下(xia)遊側出口(kou)邊緣H和孔(kong)闆開孔圓(yuan)柱形下遊(you)側出口邊(bian)緣㊙️I應💋無毛(mao)刺、劃痕和(he)可見損傷(shang);
　　标準孔闆(pan)在使用過(guo)程中,會由(you)于天然氣(qi)的侵蝕而(er)💚産生變形(xing),從而引起(qi)流量系數(shu)增大而産(chan)生計量誤(wu)👄差。因♌此孔(kong)闆的材質(zhi)🈲也是保證(zheng)孔闆工作(zuo)可靠和計(ji)🈚量準确的(de)一個因素(su)。用于天然(ran)氣計量的(de)孔闆采制(zhi)一般爲:Cr17、Cr18Ni9TiC以(yi)及其他耐(nai)酸鋼。
(2)變送(song)器和流量(liang)顯示儀表(biao)的精确度(du)對整套流(liu)量計📞系統(tong)的精确度(du)也很重要(yao)。目前，變送(song)器大多數(shu)采用📧的都(dou)是4～20mA信号，顯(xian)示儀表采(cai)用數字信(xin)号，隻要變(bian)送器現場(chang)安裝和系(xi)統接地沒(mei)有問題，整(zheng)個❗系統誤(wu)差不會受(shou)到影👨‍❤️‍👨響。
(3)流(liu)量積算部(bu)分之間的(de)誤差，當溫(wen)度、壓力、差(cha)壓、組分等(deng)數據傳✏️到(dao)🌈流量積算(suan)器後，積算(suan)器結合已(yi)經輸入的(de)節流裝置(zhi)基本信息(xi)計算流量(liang)，積算器所(suo)安裝的計(ji)量标準程(cheng)序主要有(you)SY/T6143标準、AGA3标準(zhun)、ISO5167标準❗，在計(ji)量參數🚶‍♀️一(yi)緻的情㊙️況(kuang)下，通過幾(ji)個标準換(huan)算出的中(zhong)間參數🥵和(he)最終的計(ji)量結果不(bu)超過萬分(fen)之一。
2.2附加(jia)誤差
　　如果(guo)孔闆流量(liang)計的制造(zao)、選型都嚴(yan)格按照标(biao)準執⁉️行，而(er)在安⚽裝和(he)使用過程(cheng)中，沒有嚴(yan)格遵守技(ji)術要⛱️求執(zhi)🐆行，就✍️會造(zao)成誤差，這(zhe)種誤差的(de)大小是無(wu)法估計的(de)。但是通過(guo)對造成誤(wu)差因素的(de)分析，可以(yi)将誤差降(jiang)低。
孔闆計(ji)量系統安(an)裝使用時(shi)，必須符合(he)下列技術(shu)要㊙️求💞:
(1)孔闆(pan)安裝時，他(ta)的開孔中(zhong)心和管道(dao)中心軸線(xian)同心，而且(qie)💁它的端面(mian)與管道軸(zhou)線垂直。
(2)孔(kong)闆上下遊(you)側取壓孔(kong)軸線符合(he)距孔闆上(shang)下遊端🏃🏻‍♂️面(mian)的距離爲(wei)25.4±0.8mm的要求(目(mu)前國内絕(jue)大部分取(qu)壓方式采(cai)用法蘭取(qu)壓💃🏻)。
(3)取壓孔(kong)的軸線應(ying)與孔闆上(shang)下遊側2D計(ji)量管長度(du)的内圓柱(zhu)的軸線垂(chui)直，取壓孔(kong)的軸線與(yu)孔闆兩端(duan)面向外💚傾(qing)斜角的夾(jia)角不大于(yu)3度。取壓孔(kong)直徑不應(ying)大于0.08D。
(4)孔闆(pan)安裝需要(yao)前後直管(guan)段，直管段(duan)的長度必(bi)須滿足❌标(biao)✌️準要求♉，必(bi)要時安裝(zhuang)整流器。
(5)導(dao)壓管應采(cai)用耐腐蝕(shi)材料，其内(nei)徑不小于(yu)6mm，長度最好(hao)💃🏻在🏃🏻‍♂️16mm以内，導(dao)壓管應垂(chui)直或傾斜(xie)敷設，起傾(qing)斜度不小(xiao)于1:12。
(6)計量氣(qi)體溫度的(de)溫度計最(zui)好安裝在(zai)孔闆下遊(you)側直管段(duan)以外的地(di)方，計算氣(qi)量時應将(jiang)此時所測(ce)的氣流溫(wen)度換算成(cheng)孔✍️闆上遊(you)側的氣流(liu)溫度，如果(guo)溫🥵度計安(an)裝在孔❤️闆(pan)上遊側，則(ze)溫度計套(tao)管與孔闆(pan)之間的直(zhi)管段長度(du)L應滿足下(xia)列規定:當(dang)溫度計套(tao)管直徑不(bu)大于0.03D時(D爲(wei)計量管内(nei)徑)，L≥5D;當溫度(du)計套管直(zhi)徑在0.03D至0.13D範(fan)圍内時(D爲(wei)計量管内(nei)徑🈚)，L≥20D。
2.3其他方(fang)面的差
（1）儀(yi)器本身産(chan)生的誤差(cha)
　　孔闆入口(kou)直角銳利(li)度超出标(biao)準規定；管(guan)徑尺寸與(yu)計算不符(fu)✂️；孔闆厚度(du)誤差；節流(liu)件附件産(chan)生台階、偏(pian)心；孔👣闆上(shang)🍓遊端面不(bu)👅平整🏃‍♀️度；環(huan)室尺寸産(chan)生台階、偏(pian)心；取壓位(wei)置不符合(he)标準；焊接(jie)🚩、焊縫突出(chu)；取壓孔加(jia)工不規範(fan)或堵塞；節(jie)流件不同(tong)軸度。
（2）安裝(zhuang)誤差
　　管線(xian)布置的偏(pian)離及取壓(ya)管産生積(ji)液，溫度傳(chuan)感器測溫(wen)元件距離(li)裝置較遠(yuan)，其主要原(yuan)因是裝置(zhi)前後直管(guan)♋段長☂️度不(bu)能滿足标(biao)😄準要求。
（3）使(shi)用誤差
　　孔(kong)闆彎曲、變(bian)形及上遊(you)端面沉積(ji)髒物；上遊(you)取壓管沉(chen)積髒物👣；孔(kong)闆入口直(zhi)角邊緣變(bian)鈍、破損。
3解(jie)決天然氣(qi)孔闆計量(liang)問題的途(tu)徑
3.1依據标(biao)準,加強儀(yi)表的安裝(zhuang)、使用、維護(hu)等管理,消(xiao)除人爲誤(wu)差
　　孔闆流(liu)量計易于(yu)偏離标準(zhun)的原因，在(zai)于儀表本(ben)身的工作(zuo)原理與結(jie)構特點，儀(yi)器自身誤(wu)差是制造(zao)時産生🚶的(de)，安裝和使(shi)用誤差🐅則(ze)是在安裝(zhuang)時或長期(qi)使用中由(you)于流體介(jie)質腐蝕和(he)磨損等：天(tian)然氣計量(liang)中的存在(zai)問題及解(jie)決方法腐(fu)蝕、磨損、沾(zhan)污等造成(cheng)的💋。因此，應(ying)嚴格按技(ji)術要求安(an)裝流量計(ji)量系統，消(xiao)除安裝誤(wu)差。在使用(yong)過程中，操(cao)作人員應(ying)做好系統(tong)的⭐檢修、維(wei)護、保養工(gong)作，延長其(qi)使用壽命(ming)，減小計量(liang)誤差。同時(shi)，在實際應(ying)用中應強(qiang)化宣貫徹(che)SY/T6143-2004标準力度(du)，标準在附(fu)錄🌈《節流裝(zhuang)置在使用(yong)中出現部(bu)分偏離标(biao)準規定的(de)處理》中規(gui)定，在實🏃‍♀️際(ji)應用中采(cai)取在流出(chu)系數C中增(zeng)加二個修(xiu)正系數，即(ji)孔闆入口(kou)尖銳度修(xiu)正系數和(he)管壁粗糙(cao)修正系數(shu)，或者采用(yong)可換孔闆(pan)節流裝置(zhi)。因🥵此在天(tian)然氣計量(liang)的實🎯際應(ying)用中應深(shen)入研究，正(zheng)确掌握标(biao)準内容，嚴(yan)格按标㊙️準(zhun)規定安裝(zhuang)、使🏃‍♀️用、處理(li)數據，确保(bao)天然氣流(liu)量計量的(de)準确度滿(man)足☂️生産🤞經(jing)營要求。
3.2正(zheng)确選用配(pei)套的儀表(biao)
(1)測量天然(ran)氣流量的(de)标準孔闆(pan)節流裝置(zhi)的制作應(ying)符合标準(zhun)😍要求，配套(tao)的壓力、差(cha)壓及Pt100鉑熱(re)電阻的型(xing)号、準确度(du)和量程應(ying)與現場工(gong)況條件相(xiang)匹配，尤其(qi)是流量積(ji)算儀或計(ji)算機系統(tong)🌍配套軟件(jian)及計量模(mo)型，應等同(tong)采用SY/T6143-2004标準(zhun)的計算公(gong)式，或近AGAReportNo.3最(zui)新版本。
(2)孔(kong)闆流量計(ji)測量範圍(wei)(量程比)較(jiao)窄，一般爲(wei)3∶1或4∶1，但可以(yi)在孔🎯徑比(bi)0:1≤β≤0:75範圍内通(tong)過調整标(biao)準孔闆的(de)内徑來擴(kuo)大❌量程。但(dan)要🚶‍♀️選擇較(jiao)寬量程比(bi)的壓力和(he)差壓變送(song)器，智能積(ji)算系統能(neng)輸入組份(fen)實時計算(suan)C值。
(3)現場安(an)裝條件要(yao)求高，往往(wang)無法滿足(zu)天然氣管(guan)網輸配氣(qi)🌂計量寬量(liang)程的需要(yao)。孔闆銳角(jiao)邊的磨損(sun)、結垢等因(yin)素均會影(ying)響計量精(jing)度。需要經(jing)常檢查、清(qing)洗🧑🏽‍🤝‍🧑🏻孔闆。用(yong)于貿易交(jiao)接計量的(de)測🔴量天然(ran)📱氣流量和(he)标準孔闆(pan)、壓力和差(cha)壓變送器(qi)、溫度變送(song)器和氣相(xiang)色譜儀等(deng)配套🚶器具(ju),需按期檢(jian)定。
3.3引用國(guo)外先進技(ji)術，加快新(xin)型流量計(ji)的開發
　　天(tian)然氣是21世(shi)紀日益重(zhong)要的一次(ci)性能源，在(zai)天然氣國(guo)際貿易中(zhong)，能量計量(liang)幾乎已全(quan)面取代傳(chuan)統的體積(ji)計量，而我(wo)國目前仍(reng)采用天然(ran)氣體積計(ji)量方式。爲(wei)了盡快與(yu)國際接軌(gui)，引進、消化(hua)、吸收近幾(ji)年發展起(qi)來的天然(ran)氣計量新(xin)技術成爲(wei)當務之急(ji)，使用單💜位(wei)可以與各(ge)科研究院(yuan)所聯合攻(gong)關，開展天(tian)然氣能量(liang)計量的試(shi)驗工作，并(bing)在此基礎(chu)上加快技(ji)術裝備、計(ji)量儀表和(he)計算方法(fa)的标準化(hua)建🔞設步伐(fa)。爲了加🏃🏻快(kuai)試驗開發(fa)的進度✔️，建(jian)議引進國(guo)外先進💃🏻的(de)在線氣相(xiang)色譜系統(tong)和流量計(ji)📞算機，在消(xiao)化引進技(ji)術🔞的基✍️礎(chu)上發展适(shi)合我國國(guo)情的天然(ran)氣能量計(ji)量系統。
4結(jie)論
　　影響孔(kong)闆流量計(ji)的計量誤(wu)差因素很(hen)多，如天然(ran)氣的組⛷️分(fen)影響、管道(dao)粗糙的影(ying)響、上下遊(you)用戶計量(liang)方式不同(tong)等等。因此(ci)，不僅要解(jie)決上述的(de)幾個問題(ti)，而且還要(yao)改進工藝(yi)流程，加強(qiang)計量監督(du)檢查，提升(sheng)計量人員(yuan)的業務水(shui)平☀️，熟悉計(ji)量法律法(fa)規及計量(liang)交✨接協議(yi)的規定。隻(zhi)有這樣，才(cai)能消除流(liu)量計的計(ji)量附加誤(wu)差，提高标(biao)準孔闆流(liu)量計的計(ji)量準确性(xing)。

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