摘要：從集(ji)輸氣站孔(kong)闆流量計(ji) 計量操作(zuo)的角度出(chu)發，在分析(xi)孔闆流量(liang)計壓差計(ji)量和流量(liang)✍️測量原理(li)的基礎上(shang)，結合儀表(biao)、溫度、壓力(li)及壓差等(deng)對流量的(de)🔴影響，闡述(shu)操作過程(cheng)中，應重視(shi)壓力和壓(ya)差對🥰高壓(ya)外🈲輸用戶(hu)的影響，以(yi)及壓差對(dui)低壓外輸(shu)用戶計量(liang)精度的影(ying)響。通過科(ke)學選取合(he)🚶适的壓差(cha)量程提高(gao)輸氣計量(liang)精度，減少(shao)不必要的(de)🤩損失，實現(xian)計量創效(xiao)的目的。
　　孔(kong)闆流量計(ji)由一次裝(zhuang)置(孔闆、取(qu)壓裝置和(he)前後直管(guan)段🛀🏻)和👨‍❤️‍👨二次(ci)🌂儀表(溫度(du)傳感器、 壓(ya)力變送器(qi) 、 差壓變送(song)器 和 流量(liang)計 )構成［1］。一(yi)次裝置即(ji)節流裝置(zhi);二次儀表(biao)即流量運(yun)算裝置，壓(ya)力和差壓(ya)變送器分(fen)别将節流(liu)裝置中的(de)壓力和壓(ya)差信号轉(zhuan)換成标⭐準(zhun)直流電流(liu)4～20mA信号，溫度(du)傳感器将(jiang)通過節流(liu)裝置的流(liu)體溫度轉(zhuan)💔換成電阻(zu)信号，流量(liang)積算儀将(jiang)前三者信(xin)号進行充(chong)分運算得(de)出計量流(liu)量。
　　由于孔(kong)闆流量計(ji)工序簡單(dan)、計量可靠(kao)而且成本(ben)不高🐆，在氣(qi)體、液💋體和(he)蒸汽流量(liang)計量中被(bei)廣泛應用(yong)。特别是⚽在(zai)天然氣計(ji)量交易過(guo)程中，孔闆(pan)流量計的(de)應用占90%以(yi)上。爲此💞，針(zhen)對孔闆計(ji)量方法形(xing)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼成一套天(tian)然氣流量(liang)計❤️量标準(zhun)SY/T6143-1996［2］，目的就是(shi)要按照标(biao)準要求安(an)裝孔闆計(ji)量設備并(bing)規範操💁作(zuo)，把系統和(he)👅不确定性(xing)誤🍉差控制(zhi)在允🔞許的(de)範圍之内(nei)。
　　從集輸氣(qi)站計量的(de)角度出發(fa)，重點闡述(shu)加強管理(li)和操作、提(ti)高計量精(jing)度的方法(fa)，并以大嶺(ling)集輸氣站(zhan)3個管道用(yong)戶端爲研(yan)究對📞象，在(zai)分析溫度(du)、壓力及壓(ya)🔞差等各要(yao)素對🍉流量(liang)影響的基(ji)🔞礎上，定🌂量(liang)研究各要(yao)素對計量(liang)精度的影(ying)響，以得到(dao)提高孔闆(pan)流量計計(ji)量精度的(de)方法。
1孔闆(pan)流量計的(de)結構和測(ce)量原理
　　孔(kong)闆流量計(ji)的結構相(xiang)對簡單，安(an)裝時在輸(shu)氣管道裏(li)放入一個(ge)與管軸垂(chui)直的圓孔(kong)金屬闆(即(ji)孔闆)，作📞爲(wei)壓差計量(liang)的💋節流元(yuan)件，孔闆中(zhong)心要與管(guan)道中心線(xian)一緻✊，但根(gen)據孔闆裝(zhuang)置取壓方(fang)式的差異(yi)，分爲法蘭(lan)取壓孔闆(pan)(圖1)和角接(jie)取壓孔✊闆(pan)。不同的是(shi)法蘭取壓(ya)在孔闆上(shang)遊和下遊(you)各有一個(ge)放置測壓(ya)管的取🏃壓(ya)孔，通過測(ce)壓管測出(chu)管道内上(shang)、下遊的壓(ya)力⛷️得出壓(ya)差，進而計(ji)算流量;角(jiao)接取壓孔(kong)闆可以單(dan)獨鑽孔取(qu)壓或環隙(xi)取壓，原理(li)與法蘭取(qu)壓孔✂️闆相(xiang)似。

D———測(ce)量管道内(nei)徑;d———工作條(tiao)件下孔闆(pan)開孔直徑(jing);E———孔闆厚㊙️度(du);e———孔闆開孔(kong)厚度;lt———上遊(you)取壓孔間(jian)距;t2———下遊取(qu)壓孔間距(ju);φ———取壓孔直(zhi)徑;F———孔闆斜(xie)角
　　天然氣(qi)流經孔闆(pan)時，流束局(ju)部收縮，流(liu)速加快，靜(jing)壓力降🌐低(di)，在孔闆前(qian)後形成壓(ya)差。孔闆的(de)流量測量(liang)以氣流的(de)流速越大(da)壓差就會(hui)越大爲依(yi)據，它們之(zhi)間符合能(neng)量守恒🙇‍♀️定(ding)律和流體(ti)連續性方(fang)💚程。李長俊(jun)和👣張永紅(hong)對天然氣(qi)流量計算(suan)進行了詳(xiang)細♋的推導(dao)［3，4］，得到了天(tian)然氣體積(ji)流量Qn計算(suan)公：

　　其中，秒(miao)計量系數(shu)An(3.1794×10－6)、流出系數(shu)C、漸進速度(du)系數E、孔闆(pan)開孔☔直📞徑(jing)d、超☎️壓縮因(yin)子FZ和流動(dong)溫度系數(shu)FT均可看作(zuo)常💋數;p1爲孔(kong)闆上遊絕(jue)對🐇靜壓;Δp爲(wei)孔闆前後(hou)壓差;FG爲相(xiang)對密度系(xi)數;ε爲可膨(peng)脹系數。可(ke)以看出，氣(qi)體的體積(ji)流🈚量與d、p1和(he)Δp有關。
2影響(xiang)流量計量(liang)的因素
　　對(dui)集輸氣站(zhan)來說，計量(liang)因素主要(yao)受控于計(ji)量設備、氣(qi)源性質和(he)🔆輸氣條件(jian)。其中計量(liang)設備的影(ying)響誤差相(xiang)對固定，且(qie)在允許範(fan)圍💘之内。氣(qi)源性質包(bao)括密度、壓(ya)縮因🥵子等(deng)受氣體差(cha)㊙️異和含飽(bao)和水(油)的(de)影響，隻要(yao)加強管理(li)、規範操作(zuo)、準确掌⭐握(wo)其密度👣變(bian)化并做好(hao)氣液分離(li)，這類誤差(cha)也能得到(dao)有效控制(zhi)。這樣式(1)可(ke)以進一步(bu)簡化爲:
其(qi)中，Kn爲孔闆(pan)流量計常(chang)規參數修(xiu)正系數，

　　基(ji)于大嶺集(ji)輸氣站的(de)工作經驗(yan)，結合輸氣(qi)計量的溫(wen)度👨‍❤️‍👨、壓力、壓(ya)🔴差和流量(liang)數據進行(hang)研究。大嶺(ling)集輸氣站(zhan)2010年建成并(bing)投産，設計(ji)輸氣能力(li)每天254萬方(fang)，氣源來自(zi)八屋氣站(zhan)，2016年供氣用(yong)戶3個，其中(zhong)高壓部分(fen)經分離器(qi)過濾直接(jie)供給吉林(lin)銷售CNG大嶺(ling)站，另一🛀部(bu)分經分離(li)器過濾、水(shui)🔞套爐和調(diao)壓撬調壓(ya)後供給長(zhang)燃和長👉天(tian)，夏天最低(di)日♌輸氣5萬(wan)方，冬季🚶最(zui)高日輸氣(qi)88萬方，全年(nian)外輸天然(ran)氣近2億方(fang)，承擔着分(fen)公司近三(san)分之一的(de)輸氣任務(wu)。下面以CNG、長(zhang)天和長燃(ran)供氣🏒用戶(hu)(管道公稱(cheng)直徑分㊙️别(bie)爲100、150、200mm)爲例進(jin)🔴行說明⛹🏻‍♀️。
2.1不(bu)同孔闆結(jie)構對Kn的影(ying)響
　　選取CNG、長(zhang)天和長燃(ran)用戶用氣(qi)穩定時間(jian)段的輸氣(qi)數據進行(hang)分析，以天(tian)然氣體積(ji)流量Qn爲縱(zong)坐标，溫壓(ya)梯度變化(hua)參數3600′爲橫(heng)坐标，得出(chu)3個用戶計(ji)量設備的(de)Kn'存在差異(yi)(Kn'=Kn/3600)，經拟合發(fa)現(圖2、表1)，在(zai)不同條件(jian)下，CNG用戶Kn'值(zhi)誤差小于(yu)2%，長天用戶(hu)Kn'值誤差小(xiao)于3%，長燃用(yong)戶Kn'值誤差(cha)小于5%，可以(yi)明确的是(shi)輸氣壓力(li)越高流量(liang)波動越小(xiao)，Kn'值誤差就(jiu)越小，Kn值誤(wu)差也就越(yue)小。但從誤(wu)差範圍看(kan)，一套✂️标準(zhun)計量🌐設備(bei)引起的計(ji)量誤差在(zai)允許範圍(wei)内。因此，集(ji)輸氣💁站可(ke)通過計算(suan)不同管道(dao)孔闆計量(liang)的Kn，簡化生(sheng)産過程中(zhong)的流量計(ji)算過程，從(cong)而結合輸(shu)🥵氣任務動(dong)态地做🌐好(hao)計量操作(zuo)，完成🍓輸氣(qi)任務。


2.2溫度、壓(ya)力和壓差(cha)對輸氣計(ji)量的影響(xiang)
　　同一計量(liang)設備常數(shu)Kn一定，對流(liu)量有影響(xiang)的有溫度(du)、壓力和壓(ya)差3個參數(shu)。表2列出了(le)同一用戶(hu)計量過程(cheng)中兩個參(can)數相同另(ling)一個不同(tong)時的流量(liang)變化，可以(yi)🌐看出，當兩(liang)個參數相(xiang)同時，溫度(du)變化對流(liu)量的改變(bian)💃🏻是有限的(de)，而壓力和(he)壓差的波(bo)💃🏻動對流量(liang)的影響比(bi)較大。對于(yu)高壓外輸(shu)用戶CNG來說(shuo)，進站壓力(li)受氣源供(gong)氣與站内(nei)輸氣的雙(shuang)重影響，波(bo)🥰動較大，但(dan)它與壓差(cha)共同影響(xiang)着流量，是(shi)高壓外輸(shu)用戶最主(zhu)要的兩個(ge)參數;而對(dui)于調壓外(wai)輸用戶長(zhang)天和長燃(ran)來說，由于(yu)有調壓撬(qiao)進行壓力(li)調節，因此(ci)壓力波動(dong)範圍顯著(zhe)🌐變小，這樣(yang)壓差就成(cheng)爲了反映(ying)流量的最(zui)🔴主要參數(shu)🐅。

3根據壓差(cha)選擇合适(shi)的量程
　　對(dui)集輸氣站(zhan)來說，除了(le)加強管理(li)和規範操(cao)作外，結合(he)壓🈚差選擇(ze)好孔闆的(de)量程成爲(wei)提高孔闆(pan)流量計計(ji)量☀️精度的(de)關鍵。在輸(shu)氣過程中(zhong)，用戶在不(bu)同時間👨‍❤️‍👨段(duan)和不同季(ji)節的用氣(qi)需求是❄️變(bian)化的，更換(huan)孔闆的方(fang)法比較直(zhi)接。但是如(ru)果需要經(jing)常更換，會(hui)因孔闆✨有(you)限和頻繁(fan)操作而不(bu)現🚶實，并且(qie)更換孔闆(pan)的過程就(jiu)會影響計(ji)量精度，這(zhe)時就要考(kao)慮調節計(ji)量🥵量程，具(ju)體方法有(you)以下兩種(zhong)。
3.1選取合适(shi)的孔闆量(liang)程
　　對于CNG高(gao)壓外輸用(yong)戶，從表1數(shu)據來看，最(zui)大壓差爲(wei)22kPa，但在選擇(ze)🌂壓差量程(cheng)時，不能完(wan)全以統計(ji)的最大壓(ya)差👅爲依據(ju)，因爲外輸(shu)壓🆚力的變(bian)化不受集(ji)輸氣站控(kong)制，需要根(gen)✂️據具體情(qing)況進一步(bu)計算，如最(zui)🔴大瞬時流(liu)量值爲15000m3/h，但(dan)進站壓力(li)爲1.5、5.4MPa時，最大(da)壓差分别(bie)爲73、20kPa(實際統(tong)計🏃數據)，考(kao)慮到數據(ju)的有限性(xing)，因此最大(da)壓差量程(cheng)範圍選擇(ze)0～100kPa爲宜。對于(yu)低壓用戶(hu)來說，以長(zhang)天爲例，當(dang)最♊大瞬時(shi)流量爲15000m3/h，進(jin)站壓力爲(wei)0.7、1.2MPa時，最大壓(ya)差分别爲(wei)36、18kPa(實際統計(ji)數據)，最大(da)壓差量程(cheng)範圍爲0～60kPa即(ji)可滿足;當(dang)最大瞬時(shi)流量爲23000m3/h，進(jin)站壓力爲(wei)0.8、1.1MPa時，最大壓(ya)差分别爲(wei)80、52kPa(實際統計(ji)數據)，最大(da)壓差量程(cheng)範圍爲0～100kPa即(ji)可滿足。
3.2動(dong)态調節孔(kong)闆量程範(fan)圍
　　當集輸(shu)氣站某一(yi)時期輸氣(qi)量減少或(huo)加大，更換(huan)孔闆又不(bu)現實時，可(ke)以考慮動(dong)态調節孔(kong)闆量程。
　　如(ru)長燃用戶(hu)，原最大壓(ya)差Δp1設定爲(wei)100kPa，由于用氣(qi)淡季到來(lai)，持續一⭐段(duan)時間内最(zui)大流量不(bu)超過18000m3/h，溫度(du)爲5～12℃、壓力爲(wei)0.9～1.0MPa，壓差不大(da)于42kPa，爲了計(ji)量📞準确，将(jiang)最大壓差(cha)調整爲70kPa就(jiu)能滿足要(yao)求。同時要(yao)㊙️校驗儀🐪表(biao)，使它符合(he)JB/T10564-2006［5］的規定，最(zui)大流量Qn1爲(wei)30000m3/h，壓差需降(jiang)爲70kPa，最大流(liu)量需降🌈爲(wei)25000m3/h。由Δp1/Δp2=(Qn1/Qn2)2(Δp2爲實際(ji)最大壓差(cha)❤️)可知最大(da)壓差降爲(wei)70kPa時，實際最(zui)大流量🌈Qn2'=25100m3/h，這(zhe)時模拟電(dian)流值應滿(man)足25100/25000=(20－4)/(In2'－4)，In2'的值爲(wei)19.94mA，即在電流(liu)信号記錄(lu)儀制式✔️爲(wei)4～20mA的情況下(xia)，原參數爲(wei)20mA時，每小時(shi)走字1000個📱，調(diao)整後爲19.94mA走(zou)字1000個，但積(ji)算儀滿刻(ke)度爲20mA，就需(xu)計算出調(diao)整後20mA對應(ying)的走字數(shu)爲每小時(shi)1004字，作爲校(xiao)驗♌儀表的(de)參考［6］，即(20－4)/(19.94－4)=Sn2/1000(Sn2爲(wei)積算儀滿(man)刻度時走(zou)的字數)。
4結(jie)束語
　　在集(ji)輸氣站計(ji)量過程中(zhong)，要想提高(gao)孔闆流量(liang)計的🔞計量(liang)精度，就要(yao)加強管理(li)并規範操(cao)作。除了按(an)照标準進(jin)行孔闆計(ji)量設備的(de)🛀🏻安裝并做(zuo)好維護和(he)運行🔴外，還(hai)要做好孔(kong)闆計量的(de)科學操作(zuo)，正❤️确使用(yong)孔闆流量(liang)計。
　　管理和(he)操作上要(yao)重視對氣(qi)源的掌握(wo)和跟蹤，不(bu)同氣田的(de)天🔅然氣密(mi)度存在差(cha)異，集輸氣(qi)站氣源不(bu)單一時，輸(shu)氣密度✉️不(bu)能保持長(zhang)期穩定不(bu)變，因此，建(jian)議集輸氣(qi)站要建立(li)氣樣取樣(yang)台賬記錄(lu)和規範要(yao)求，定期根(gen)據實測校(xiao)正天然氣(qi)密度。同時(shi)，加強分離(li)器的使用(yong)和保養，做(zuo)好排液，确(que)保氣水(油(you))進站後能(neng)夠📱有效分(fen)離，避免因(yin)天然氣中(zhong)含❓有飽和(he)水造成的(de)計量誤差(cha)。計🤩量上要(yao)做好技術(shu)調控，對🚶‍♀️于(yu)高壓外輸(shu)用戶要重(zhong)點考慮壓(ya)力和壓差(cha)兩個因素(su)㊙️，同🏃🏻‍♂️時壓差(cha)量程選取(qu)時要充分(fen)考慮到壓(ya)力波動的(de)影響。對于(yu)低壓外輸(shu)用戶，因爲(wei)壓力波動(dong)範圍小，壓(ya)差🐪爲最主(zhu)要因素，最(zui)大壓差變(bian)化在量🈲程(cheng)合理範圍(wei)即可。總之(zhi)，從提高🏃‍♂️集(ji)輸氣站操(cao)作計量精(jing)度⭐來看，要(yao)充分考慮(lü)高壓外輸(shu)和低壓外(wai)輸用戶的(de)區别，加強(qiang)管理，規範(fan)操作，科學(xue)選擇壓差(cha)量程，使集(ji)輸氣站的(de)孔闆計量(liang)更加精确(que)。

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