摘(zhai)要：随着(zhe)世界天(tian)然氣工(gong)業的迅(xun)速發展(zhan)，天然氣(qi)貿易的(de)頻繁，對(dui)天然氣(qi)的準确(que)計量要(yao)求越來(lai)越高。目(mu)前國内(nei)孔闆流(liu)量計 占(zhan)90%以上，而(er)影響該(gai)流量計(ji) 計量精(jing)度的因(yin)素很多(duo)，包括流(liu)體特性(xing)、儀表性(xing)能、安裝(zhuang)、環境條(tiao)👅件等方(fang)面，要解(jie)決或減(jian)少這些(xie)影響因(yin)素，必須(xu)加強管(guan)理、正确(que)💰選用儀(yi)表及加(jia)強技術(shu)培訓，提(ti)高人員(yuan)素質。
1前(qian)言
　　天然(ran)氣在世(shi)界能源(yuan)結構中(zhong)所占的(de)比例不(bu)斷上升(sheng)✉️，據統🥰計(ji)1970年爲17.7%，1980年(nian)爲18.8%，1990年爲(wei)21.5%，2000年爲22.3%，預(yu)計2010年爲(wei)24.3%。目前天(tian)然氣的(de)年🚩産量(liang)已達❄️到(dao)2.3×104億♌m3左右(you)。天然氣(qi)的産區(qu)與其消(xiao)費地區(qu)之🌏間的(de)距離就(jiu)決定了(le)此項能(neng)源的國(guo)際貿易(yi)量頗大(da)，20世紀90年(nian)代以來(lai)此數字(zi)不斷上(shang)升，現已(yi)達到4200億(yi)m3/a，其中75%以(yi)上由管(guan)道輸送(song)，其餘則(ze)爲液化(hua)天然氣(qi)。我國是(shi)天然氣(qi)資源豐(feng)富的國(guo)家之一(yi)，天然氣(qi)遠🥵景儲(chu)量約達(da)38×104億m3，其中(zhong)陸㊙️上占(zhan)79%，海⁉️上占(zhan)21%。天然氣(qi)的生産(chan)、利用過(guo)程是一(yi)個流程(cheng)複雜、規(gui)模大、速(su)度快且(qie)連續運(yun)行的系(xi)統。在這(zhe)個系統(tong)中，無論(lun)是在井(jing)場、集氣(qi)站⛱️、配氣(qi)㊙️站，還是(shi)在使用(yong)者💋家庭(ting)都可見(jian)到用于(yu)不同目(mu)的的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻各(ge)種流量(liang)測量儀(yi)表。其計(ji)量的準(zhun)确與否(fou)受到人(ren)們🔞的普(pu)遍重視(shi)，因此計(ji)量的精(jing)度是選(xuan)擇任何(he)類型的(de)流量計(ji)都❓必須(xu)考慮的(de)重要指(zhi)标。在實(shi)際應用(yong)中，影響(xiang)流量計(ji)計量🙇‍♀️精(jing)度的因(yin)素很多(duo)。
2目前孔(kong)闆流量(liang)計計量(liang)中存在(zai)的問題(ti)
　　流量計(ji)量儀表(biao)品種多(duo)，計算模(mo)型五花(hua)八門，如(ru) 标準孔(kong)闆流量(liang)計 、 渦街(jie)流量計(ji) 、 漩渦流(liu)量計 、 超(chao)聲波流(liu)量計 等(deng)，除了标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)外，餘者(zhe)皆缺乏(fa)必要的(de)标準或(huo)規範支(zhi)持。
　　孔闆(pan)流量計(ji)在20世紀(ji)初即使(shi)用于天(tian)然氣流(liu)量測量(liang)，經過⭐一(yi)個世紀(ji)的漫長(zhang)發展過(guo)程，它已(yi)成爲全(quan)世界最(zui)主要的(de)天然氣(qi)流👣量計(ji)。據估計(ji)，目前在(zai)國外它(ta)約占60%，而(er)在國内(nei)占90%以上(shang)。美國AGA（美(mei)國🏃🏻燃氣(qi)協⚽會）No.3報(bao)告(孔闆(pan)流量計(ji)計量天(tian)然氣及(ji)其它烴(ting)類流體(ti))就是針(zhen)對天然(ran)氣計量(liang)的☔标準(zhun)，從中可(ke)知，孔闆(pan)流量🤩計(ji)測量天(tian)然氣流(liu)量已經(jing)🌈進✉️行過(guo)非常深(shen)入💃🏻細緻(zhi)的研究(jiu)試驗，積(ji)累了豐(feng)富的實(shi)踐經驗(yan)，在量的(de)基礎上(shang)産生了(le)質的🌏飛(fei)躍，其标(biao)志就是(shi)标☎️準化(hua)——用标準(zhun)孔闆流(liu)量計，可(ke)以無須(xu)校準㊙️而(er)确定信(xin)号(差壓(ya))與💰流量(liang)的關系(xi)，并估算(suan)其測量(liang)誤差，目(mu)前在全(quan)部♈流量(liang)計中它(ta)是🏃‍♀️唯一(yi)達到㊙️此(ci)标準的(de)。
　　孔闆流(liu)量計的(de)主要特(te)點爲結(jie)構易于(yu)複制、簡(jian)單牢固(gu)、性💋能穩(wen)定可靠(kao)、使用期(qi)限長、價(jia)格低等(deng)。整套流(liu)量計由(you)節流裝(zhuang)置、 差壓(ya)變送器(qi) 和流量(liang)顯示儀(yi)(或流量(liang)計算機(ji))組成。它(ta)們可以(yi)分别由(you)🔱不同廠(chang)家生産(chan)，易于形(xing)成規模(mo)生産、經(jing)濟效益(yi)高，各部(bu)分組合(he)非常靈(ling)活，即🛀🏻使(shi)目前推(tui)出的 一(yi)體化孔(kong)闆流量(liang)計 ，亦可(ke)分開生(sheng)産，再靈(ling)活組裝(zhuang)。
　　在現場(chang)惡劣工(gong)作條件(jian)下，節流(liu)裝置與(yu)差壓變(bian)送器及(ji)其連📧接(jie)部分的(de)引壓管(guan)線是使(shi)用維護(hu)的重點(dian)。《天然氣(qi)流量的(de)标準孔(kong)闆計❗量(liang)方法》(SY/6143-1996)中(zhong)指出，天(tian)然氣從(cong)地層中(zhong)開采出(chu)來，雖經(jing)分離、除(chu)塵和過(guo)濾，因其(qi)所含成(cheng)份十分(fen)複雜，從(cong)單井計(ji)算、集氣(qi)計量到(dao)配氣計(ji)量，氣體(ti)組分不(bu)同，所以(yi)節流裝(zhuang)置在使(shi)用中所(suo)受到的(de)腐蝕亦(yi)各不相(xiang)💁同。特别(bie)對孔闆(pan)直角入(ru)口邊緣(yuan)和測🚩量(liang)管内壁(bi)的沖刷(shua)🍓、腐蝕尤(you)爲嚴重(zhong)，這将影(ying)響孔闆(pan)直角入(ru)口邊緣(yuan)弧半徑(jing)和測量(liang)管内壁(bi)的相對(dui)粗糙度(du)♈，流出系(xi)數發生(sheng)變化，流(liu)量測量(liang)不确定(ding)度超出(chu)估計數(shu)。輸出信(xin)号爲模(mo)拟信号(hao)，重複性(xing)不高，對(dui)🔴整套流(liu)量🌏計的(de)精度影(ying)📞響因素(su)多且錯(cuo)綜複雜(za)，因此精(jing)度提高(gao)的難㊙️度(du)很大。
2.1被(bei)測流體(ti)特性的(de)影響
　　由(you)于天然(ran)氣本身(shen)的性質(zhi)，會随着(zhe)外界環(huan)境溫度(du)的變化(hua)而發生(sheng)複雜的(de)變化，從(cong)而影響(xiang)流量計(ji)的測量(liang)精度。對(dui)于🐕天然(ran)氣的測(ce)量，必須(xu)首先确(que)定天然(ran)氣的🤟工(gong)作溫度(du)和壓力(li)，以免造(zao)成密度(du)和壓縮(suo)系數的(de)過大變(bian)化。低密(mi)度氣體(ti)對某些(xie)測量方(fang)法呈現(xian)困難，此(ci)時就要(yao)改變🔱所(suo)選擇的(de)測量方(fang)法，或者(zhe)🔅進行溫(wen)度和(或(huo))壓力修(xiu)正，以保(bao)證測量(liang)精度。在(zai)評估流(liu)量計的(de)适應性(xing)時，還要(yao)掌握氣(qi)體的🚶‍♀️溫(wen)度—粘度(du)特性，雖(sui)然氣體(ti)的粘度(du)随溫度(du)和壓力(li)變化較(jiao)小，但是(shi)🍉對流量(liang)計量的(de)精度還(hai)是有一(yi)定的影(ying)響。
　　在礦(kuang)場計量(liang)或測量(liang)含有雜(za)質的天(tian)然氣時(shi)，雜質會(hui)腐蝕📐儀(yi)表接觸(chu)件，使接(jie)觸表面(mian)結垢或(huo)析出結(jie)晶，減小(xiao)活🈲動部(bu)件的間(jian)隙，從而(er)改變流(liu)量計使(shi)用性能(neng)參數，降(jiang)低🍉敏感(gan)元件的(de)靈敏度(du)或測量(liang)性能，影(ying)響計量(liang)精度。
　　對(dui)于油田(tian)濕氣(伴(ban)生氣)，其(qi)中含有(you)大量飽(bao)和水蒸(zheng)氣，溫度(du)降低時(shi)有水凝(ning)結；分離(li)不淨的(de)濕氣含(han)有油滴(di)㊙️或油污(wu)，屬髒污(wu)介質；間(jian)斷計量(liang)，将有油(you)、水沉積(ji)在管線(xian)内。它們(men)均屬☎️于(yu)多組分(fen)流動，計(ji)量時應(ying)謹慎對(dui)待[1]。經驗(yan)表明🥵，單(dan)相通用(yong)流量儀(yi)表✏️用于(yu)多組分(fen)或多相(xiang)流體，測(ce)量性能(neng)會改變(bian)(或大幅(fu)度改變(bian))。單相流(liu)動的🔴氣(qi)體有時(shi)也會呈(cheng)現雙相(xiang)，例如濕(shi)氣中水(shui)微粒随(sui)着天然(ran)氣流動(dong)，環境溫(wen)度或天(tian)然氣壓(ya)力偏離(li)原定狀(zhuang)🤞态，儀表(biao)就可能(neng)不适應(ying)。測量氣(qi)液雙相(xiang)流🔴時盡(jin)可能采(cai)用分離(li)後分相(xiang)測量，以(yi)保證最(zui)小測量(liang)不确定(ding)度，然而(er)在有些(xie)場合🏃🏻這(zhe)種方❓法(fa)并不切(qie)實可行(hang)或不符(fu)合要求(qiu)[2]。
2.2儀表性(xing)能的影(ying)響
　　孔闆(pan)流量計(ji)本身引(yin)起的誤(wu)差原因(yin)主要有(you)：孔闆入(ru)口直角(jiao)🤟銳利度(du)，管徑尺(chi)寸與計(ji)算不符(fu)，孔闆厚(hou)度誤差(cha)，節流件(jian)附件産(chan)生台階(jie)㊙️、偏心，孔(kong)闆上遊(you)端面平(ping)度，環室(shi)尺寸産(chan)生台階(jie)、偏📞心，取(qu)壓位置(zhi)，焊縫突(tu)出，取壓(ya)孔加工(gong)不規範(fan)或堵塞(sai)及節流(liu)件不同(tong)軸度等(deng)等。這些(xie)因素都(dou)有可能(neng)影響孔(kong)👨‍❤️‍👨闆的重(zhong)複性，重(zhong)複性是(shi)由儀器(qi)本身原(yuan)理與制(zhi)造質量(liang)所決定(ding)，它在過(guo)程控制(zhi)應用中(zhong)是重要(yao)的指标(biao)。而精度(du)除取決(jue)于重複(fu)性外，尚(shang)與量值(zhi)标定系(xi)統🏃有關(guan)。在實際(ji)應用中(zhong)，儀表優(you)良的重(zhong)複性被(bei)許多因(yin)素包括(kuo)流體粘(zhan)度、密度(du)等變化(hua)所幹擾(rao)，都會影(ying)響測量(liang)精度。若(ruo)儀表輸(shu)出特性(xing)是非📞線(xian)性的，則(ze)這種影(ying)響更爲(wei)📱突出。
　　流(liu)量儀表(biao)輸出主(zhu)要有線(xian)性和平(ping)方根非(fei)線性兩(liang)種🚩。大部(bu)分流量(liang)儀表的(de)非線性(xing)誤差不(bu)列出單(dan)獨指标(biao)，而包含(han)在🎯基本(ben)誤差内(nei)。然而對(dui)于寬流(liu)量範圍(wei)脈沖輸(shu)出用作(zuo)總量🌈積(ji)算的儀(yi)表，線👨‍❤️‍👨性(xing)度是一(yi)個重要(yao)指标，使(shi)有可能(neng)在流量(liang)範圍内(nei)用同一(yi)個儀表(biao)常數，線(xian)👨‍❤️‍👨性度差(cha)就要降(jiang)低儀表(biao)精度。
　　用(yong)于脈動(dong)流動場(chang)所，應注(zhu)意儀表(biao)對流動(dong)階躍變(bian)化的響(xiang)應。有些(xie)🥰使用場(chang)所要求(qiu)儀表輸(shu)出跟随(sui)流動變(bian)化，而另(ling)一些爲(wei)獲得綜(zong)合👅平均(jun)值隻要(yao)求有較(jiao)慢響應(ying)的輸出(chu)。瞬态❄️響(xiang)應(transientresponse)常以(yi)時間常(chang)數或💁響(xiang)應頻率(lü)表示，其(qi)值前者(zhe)從幾毫(hao)💯秒到幾(ji)秒，後者(zhe)在數百(bai)赫茲以(yi)下，配用(yong)顯示儀(yi)表可能(neng)相當大(da)地延長(zhang)響應時(shi)間。Redmedloc認爲(wei)儀表的(de)流量上(shang)升和下(xia)降的動(dong)态響應(ying)不對✂️稱(cheng)會急劇(ju)增加測(ce)量誤差(cha)[3]。
2.3流量計(ji)安裝的(de)影響
　　管(guan)線布置(zhi)的偏離(li)造成的(de)安裝誤(wu)差是普(pu)遍性的(de)，其😘主要(yao)原因是(shi)現場不(bu)能滿足(zu)直管段(duan)要求的(de)長度。在(zai)㊙️流量計(ji)安裝時(shi)首先應(ying)考慮管(guan)道的布(bu)置和天(tian)然氣的(de)流動方(fang)向，有些(xie)雖然是(shi)能雙向(xiang)工作☎️的(de)儀表，在(zai)安裝時(shi)也要♍考(kao)慮正向(xiang)和反向(xiang)之⛹🏻‍♀️間測(ce)量性能(neng)是否存(cun)⭕在差異(yi)。
　　大部分(fen)流量計(ji)儀表或(huo)多或少(shao)會受進(jin)口流動(dong)狀況的(de)影響😍，因(yin)而必須(xu)保證測(ce)量流體(ti)的良好(hao)流動狀(zhuang)況。輸送(song)管道上(shang)安裝的(de)定排量(liang)泵、往複(fu)式壓縮(suo)機、振蕩(dang)着的閥(fa)或調節(jie)器等都(dou)是常見(jian)🏃的脈動(dong)源，上遊(you)管道🍓布(bu)置和阻(zu)🚶流件會(hui)引起流(liu)動擾🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動(dong)，另外管(guan)道直徑(jing)和方向(xiang)的急劇(ju)改變等(deng)不良布(bu)置，都會(hui)産💰生脈(mo)動，流量(liang)計來不(bu)及跟随(sui)♋記錄脈(mo)動擾動(dong)🈲，帶來測(ce)量誤差(cha)。因此應(ying)考慮在(zai)儀表前(qian)後管道(dao)安裝支(zhi)撐件。雖(sui)然脈動(dong)緩沖器(qi)可清除(chu)或減小(xiao)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼泵與壓(ya)縮機的(de)影響，然(ran)而流量(liang)計還是(shi)應盡可(ke)能避開(kai)振動或(huo)振動源(yuan)爲好[3]。
　　流(liu)量計的(de)信号輸(shu)出顯示(shi)有流量(liang)(體積流(liu)量或質(zhi)量流🈲量(liang)⭐)、總量、平(ping)均流速(su)、點流速(su)幾種，亦(yi)可分爲(wei)模拟量(liang)☂️(電流或(huo)電☎️壓)和(he)🤞脈沖量(liang)。目🔴前大(da)部分儀(yi)表系統(tong)，在儀表(biao)上或其(qi)附近結(jie)合着電(dian)子設備(bei)。大功⛹🏻‍♀️率(lü)電源不(bu)僅會使(shi)儀表輸(shu)出脈沖(chong)⛹🏻‍♀️波動，還(hai)會影響(xiang)儀表工(gong)作性能(neng)，如 電磁(ci)流量計(ji) 的磁場(chang)被畸變(bian)，影響測(ce)量精度(du)。因此電(dian)氣連接(jie)應有抗(kang)💋雜散電(dian)平幹擾(rao)的能力(li)，并且信(xin)号電纜(lan)應盡可(ke)能遠離(li)電力電(dian)纜和電(dian)力源，将(jiang)電磁幹(gan)擾和射(she)頻幹擾(rao)降至最(zui)低水平(ping)。
2.4環境條(tiao)件方面(mian)的影響(xiang)
　　因所使(shi)用環境(jing)條件不(bu)同于預(yu)期的，使(shi)儀表的(de)一些♻️性(xing)能參數(shu)和硬件(jian)方面也(ye)随之發(fa)生了改(gai)變，從而(er)會改變(bian)✏️流量計(ji)測量結(jie)果。例♋如(ru)：環境溫(wen)度或介(jie)質溫度(du)的急劇(ju)變化引(yin)起濕度(du)的變化(hua)，高濕度(du)會加速(su)大氣🧑🏽‍🤝‍🧑🏻腐(fu)蝕和電(dian)解腐蝕(shi)并降低(di)電氣絕(jue)緣，低濕(shi)度則容(rong)易産生(sheng)靜電。
　　儀(yi)表的電(dian)子部件(jian)和某些(xie)儀表流(liu)量檢測(ce)部分易(yi)受環境(jing)溫⭐度🐇變(bian)化影響(xiang)。例如，儀(yi)表尺寸(cun)變化，通(tong)過儀表(biao)殼體傳(chuan)熱改變(bian)流體密(mi)度和粘(zhan)度等，影(ying)響到顯(xian)示儀表(biao)電子元(yuan)件時，将(jiang)降低測(ce)量精🏃‍♂️度(du)。
　　此外，影(ying)響孔闆(pan)流量計(ji)計量的(de)因素還(hai)有氣體(ti)流速造(zao)成雷諾(nuo)數範圍(wei)不符合(he)标準規(gui)定、管道(dao)粗糙度(du)影響等(deng)。
3解決孔(kong)闆流量(liang)計計量(liang)問題的(de)途徑
3.1加(jia)強管理(li)，提高人(ren)員素質(zhi)
　　孔闆流(liu)量計易(yi)于偏離(li)标準的(de)原因在(zai)于儀表(biao)本身的(de)工作原(yuan)理與結(jie)構特點(dian)，儀器自(zi)身誤差(cha)是制造(zao)時⚽産生(sheng)⁉️的，安裝(zhuang)和使用(yong)誤差則(ze)是在安(an)裝時或(huo)長期使(shi)用中由(you)🏃‍♀️于流體(ti)😍介質腐(fu)蝕、磨損(sun)、沾污等(deng)造成的(de)。因此，應(ying)嚴格按(an)技術要(yao)求安裝(zhuang)流量計(ji)量系統(tong)，消除安(an)裝🏃🏻誤差(cha)。在使用(yong)過程中(zhong)，操作🥰人(ren)員應做(zuo)好系統(tong)的檢修(xiu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻、維護、保(bao)養工作(zuo)，延長其(qi)使用壽(shou)命，減小(xiao)計量誤(wu)差。同時(shi)，在實際(ji)💃應用中(zhong)應強化(hua)宣貫《天(tian)然氣流(liu)量的标(biao)準孔闆(pan)計量方(fang)法》(SY/6143-1996)的力(li)度。其中(zhong)提到了(le)減少誤(wu)差的方(fang)法。如附(fu)錄🔴“節流(liu)裝置在(zai)使用中(zhong)出現部(bu)分偏離(li)标準規(gui)定的處(chu)理”中規(gui)定在實(shi)際應用(yong)中采取(qu)在流出(chu)系數中(zhong)增加2個(ge)修正系(xi)數，即🌈孔(kong)闆入口(kou)尖銳度(du)修正系(xi)😘數和管(guan)壁粗糙(cao)修正系(xi)數或者(zhe)采用可(ke)換孔闆(pan)節流裝(zhuang)置。因此(ci)在天然(ran)氣計量(liang)的實際(ji)應用中(zhong)應深入(ru)研究，吃(chi)透《天然(ran)氣流量(liang)的标準(zhun)孔闆計(ji)量方法(fa)》的精髓(sui)，嚴格按(an)标準規(gui)定安裝(zhuang)、使用、處(chu)理數據(ju)，保證天(tian)然氣計(ji)量👉的準(zhun)确性。
3.2測(ce)量儀表(biao)的正确(que)選用
　　測(ce)量儀表(biao)應首選(xuan)标準節(jie)流裝置(zhi)，當流量(liang)變化範(fan)圍🚶大❓時(shi)要考慮(lü)用寬量(liang)程智能(neng)差變，其(qi)它類型(xing)檢測儀(yi)表在相(xiang)應的計(ji)量天然(ran)氣的标(biao)準出台(tai)前，應慎(shen)重選🔴用(yong)，二次儀(yi)表的計(ji)量模♉型(xing)應符合(he)SY/T6143-1996的要求(qiu)計算FZ能(neng)輸入組(zu)份，實時(shi)計算C值(zhi)。
3.3加強技(ji)術培訓(xun)，借鑒國(guo)外經驗(yan)
　　引進、消(xiao)化、吸收(shou)近幾年(nian)發展起(qi)來的天(tian)然氣計(ji)量新技(ji)術。從國(guo)外情況(kuang)來看，在(zai)天然氣(qi)國際貿(mao)易中能(neng)量計量(liang)🐇幾乎已(yi)全🐉面取(qu)代傳統(tong)的體積(ji)計量，而(er)我國的(de)天然氣(qi)計量領(ling)域中體(ti)積計量(liang)仍占統(tong)治地位(wei)。爲了盡(jin)快與國(guo)際接軌(gui)，使📧用單(dan)位可以(yi)與各科(ke)🙇🏻研究院(yuan)所聯合(he)攻關，開(kai)展天然(ran)氣能🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量(liang)計量的(de)試驗工(gong)作，并在(zai)此基礎(chu)上完📱成(cheng)标準化(hua)。爲了加(jia)🔞快試驗(yan)進度，建(jian)議引進(jin)國外先(xian)進的在(zai)線氣相(xiang)🈲色譜系(xi)統和流(liu)量計算(suan)機，在🐕消(xiao)化引進(jin)技術的(de)基礎上(shang)發展适(shi)合我國(guo)國情的(de)天然氣(qi)能量計(ji)量系統(tong)。

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