摘要(yao)：天然氣生(sheng)産與貿易(yi)計量中仍(reng)然大量采(cai)用标準孔(kong)闆流量計(ji)
，其在實際(ji)應用中需(xu)要規範操(cao)作、嚴格管(guan)理才能确(que)保計量的(de)🚶♀️有效和準(zhun)确。重點介(jie)紹标準孔(kong)闆流量計(ji)在實際應(ying)用及日常(chang)管理☎️中的(de)注意事項(xiang)。
一、引言
标(biao)準孔闆流(liu)量計是天(tian)然氣行業(ye)中使用最(zui)多，并已标(biao)準💋化的檢(jian)測元件,在(zai)嚴格按标(biao)準制造、安(an)裝和使用(yong)的條件下(xia),無需進🔴行(hang)實流檢定(ding).也能在已(yi)知的不♋确(que)定度範圍(wei)内📧進行流(liu)💔量測量。這(zhe)一突出的(de)優點使孔(kong)闆流量計(ji)在今後-定(ding)時期内，仍(reng)将在天然(ran)氣流量計(ji)量中占有(you)重要地位(wei)。
二、孔闆計(ji)量選型及(ji)優缺點
1.孔(kong)闆流量計(ji)計量儀表(biao)選型
孔闆(pan)流量計
由(you)節流裝置(zhi)、導壓管路(lu)系統、差壓(ya)計組成,具(ju)有結構簡(jian)單㊙️、制造💘容(rong)易,安裝、使(shi)用和維護(hu)方便,可靠(kao)性高等特(te)點。一般正(zheng)常情況下(xia),其測量精(jing)度能滿足(zu)GB/T2624-1993(流量測量(liang)節流裝置(zhi)用孔闆、噴(pen)嘴和文丘(qiu)裏管測量(liang)充滿圓🔆管(guan)的流體流(liu)量(替代GB2624-1981))和(he)石油部SYL04-1983(天(tian)然氣流量(liang)測量的💋标(biao)準孔闆計(ji)量方法.升(sheng)級爲SYT6143-1996)标準(zhun)的要求。使(shi)用孔闆📱流(liu)量計時各(ge)🥵計量點的(de)主要區别(bie)在于二次(ci)儀表的⁉️選(xuan)型配制，最(zui)常見的有(you)兩種類型(xing):--是采用雙(shuang)波紋管差(cha)壓計記錄(lu)靜壓、差💃🏻壓(ya),求出靜壓(ya)和差壓的(de)全天平均(jun)值,玻璃棒(bang)溫度計測(ce)‼️量溫度,人(ren)工采樣的(de)平均值作(zuo)爲溫度值(zhi);二是
差壓(ya)變送器
與(yu)溫度、
壓力(li)變送器
加(jia)智能計算(suan)儀，實現天(tian)然氣流量(liang)測量和計(ji)算的自動(dong)控制及管(guan)理。雙波紋(wen)管差壓、靜(jing)壓記錄儀(yi)和玻璃棒(bang)溫度計是(shi)機械式熱(re)工儀表,精(jing)度差;并且(qie)需要人工(gong)求積來計(ji)算小時、日(ri)平均值、累(lei)積值,人爲(wei)涉及的因(yin)素太多🏃🏻♂️,天(tian)然氣的流(liu)量計算無(wu)法嚴格按(an)照标準🏃🏻執(zhi)行;而智能(neng)🈲變送器則(ze)可以實現(xian)在線實時(shi)檢測積算(suan),完全符合(he)❌标準規定(ding)的數學模(mo)型和計算(suan)方法。
2.孔闆(pan)流量計優(you)缺點
孔闆(pan)流量計按(an)照是否可(ke)以帶壓更(geng)換孔闆，分(fen)爲-體式孔(kong)闆流量㊙️計(ji)和高級孔(kong)闆流量計(ji)(高級孔闆(pan)閥)。優點:原(yuan)❗理簡明,應(ying)用技術成(cheng)熟，容易掌(zhang)握;适應性(xing)強,更換孔(kong)闆即可實(shi)現不同流(liu)量的測量(liang);性⚽能穩定(ding)可靠⭐,使用(yong)壽命長;孔(kong)闆爲标準(zhun)節流件,标(biao)定方🔴便簡(jian)單。缺🔆點:量(liang)程比小,一(yi)-般爲3:1-5:1;壓力(li)損失較大(da);計量精度(du)受影響因(yin)素較多;前(qian)🙇🏻後直管段(duan)要求長,占(zhan)地面積大(da)。
三、引起孔(kong)闆計量誤(wu)差的主要(yao)因素
1.計量(liang)儀表誤差(cha)
采用孔闆(pan)流量計,對(dui)孔闆加工(gong)的技術要(yao)求十分嚴(yan)格,必須符(fu)合GB2624-1981或SY/T6143-2003(用标(biao)準孔闆流(liu)量計測量(liang)天然氣流(liu)♉量)标準中(zhong)的規定,否(fou)則,會給天(tian)然氣流量(liang)測量結果(guo)帶來很🈲大(da)的誤🤞差。孔(kong)闆的偏心(xin)和彎曲是(shi)孔闆的制(zhi)造安裝和(he)使用中影(ying)響計量儀(yi)表精度的(de)主要因素(su),有關實驗(yan)表🔞明,孔闆(pan)彎曲造成(cheng)的最大誤(wu)差爲3.5%。孔闆(pan)安裝盡管(guan)安裝規範(fan)--般都能夠(gou)掌握,但有(you)些細節往(wang)往沒有引(yin)起重視🔱,導(dao)緻較大的(de)計量誤差(cha)。如密封墊(nian)片内孔未(wei)按環室尺(chi)🧑🏾🤝🧑🏼寸加工,墊(nian)片伸出環(huan)室,幹擾流(liu)體穩定流(liu)🐅動:導壓管(guan)走向不合(he)理,差壓無(wu)法順利傳(chuan)導;平衡器(qi)安裝水🛀🏻平(ping)精度🐕低，直(zhi)接産生計(ji)量誤差等(deng)⭐。
2.節流裝置(zhi)的突出物(wu)
節流裝置(zhi)中伸入管(guan)内的墊片(pian)焊縫等也(ye)會引起測(ce)量誤☁️差,誤(wu)差大小與(yu)突出物位(wei)置、孔闆與(yu)突出物的(de)距離以及(ji)突出等有(you)關。有關實(shi)驗表明，當(dang)β=0.7,突出物位(wei)于孔闆📧上(shang)遊管🧑🏾🤝🧑🏼徑2倍(bei)時,産生誤(wu)差最大;若(ruo)突出物位(wei)于孔闆上(shang)遊處,誤差(cha)㊙️爲16%-50%。若位于(yu)下遊，則對(dui)計量精度(du)的影響相(xiang)對較小。
3.使(shi)用條件變(bian)化引起的(de)誤差
這種(zhong)誤差主要(yao)是由脈動(dong)流現象和(he)超量程、流(liu)程頻🏃🏻♂️繁波(bo)動問題引(yin)起的。管道(dao)中氣體流(liu)速和壓力(li)發生突然(ran)變化🈲，造成(cheng)脈動流，引(yin)起差壓波(bo)動，當節流(liu)裝置上出(chu)現明顯的(de)脈動流時(shi),計量可能(neng)産生較大(da)誤差，有關(guan)文獻指出(chu)脈動🐕流引(yin)起的誤差(cha)最大可達(da)20%-30%。此外🌈,由于(yu)小用戶用(yong)氣不均衡(heng)，氣量瞬間(jian)發生急劇(ju)變化,都會(hui)導緻差壓(ya)波動。超量(liang)程問題大(da)多數是由(you)于季節不(bu)同,用量發(fa)生變化引(yin)起的,冬天(tian)🔴時流量大(da)，夏天時流(liu)量小，有可(ke)能超㊙️過所(suo)選儀表的(de)量程，從而(er)引起誤差(cha):同時,城市(shi)用氣而無(wu)調峰設施(shi)的計量裝(zhuang)置.當流量(liang)随時間頻(pin)繁波動時(shi),将會直接(jie)影響對天(tian)然氣🚶♀️計量(liang)的精度。
4.氣(qi)質條件引(yin)起的誤差(cha)
天然氣從(cong)地層中采(cai)出來,雖然(ran)經過分離(li)、除塵或過(guo)濾，但由于(yu)處理不徹(che)底或集氣(qi)管網和輸(shu)氣幹線内(nei)腐蝕物的(de)影響，使得(de)天然🌈氣中(zhong)混有少量(liang)的液體或(huo)固體雜質(zhi)，這些雜質(zhi)易聚集在(zai)孔闆截面(mian)收縮流速(su)突變的孔(kong)🌂口銳邊上(shang)♻️，而孔闆流(liu)💁量計對孔(kong)闆銳邊、截(jie)面及流線(xian)的變化非(fei)常的敏感(gan)。此外,天然(ran)氣中的雜(za)質還會對(dui)孔闆⁉️産生(sheng)沖刷和腐(fu)蝕,特别是(shi)對孔闆直(zhi)角人口邊(bian)緣和測量(liang)管内壁的(de)沖刷🤟腐蝕(shi)特别嚴重(zhong),這将影響(xiang)到孔闆直(zhi)角人口邊(bian)緣圓弧半(ban)🔴徑和測量(liang)🧡管内壁相(xiang)對粗糙的(de)規♌定标準(zhun),孔闆流出(chu)系數也将(jiang)發生變化(hua)，使測量精(jing)度達不到(dao)要求。天然(ran)氣的含水(shui)📱量也對天(tian)然氣計量(liang)精度有着(zhe)很大的影(ying)響。工程實(shi)驗站用注(zhu)水後的孔(kong)闆流量計(ji)🌈進行計量(liang)得到了:①用(yong)孔闆流量(liang)🐕計測量氣(qi)體流量,當(dang)氣體中☁️央(yang)帶少量液(ye)🈲體時,流量(liang)測量不确(que)定度偏高(gao),測量的濕(shi)氣流量随(sui)β的增加而(er)減少,在β比(bi)爲0.7時,測得(de)🎯的流量💘偏(pian)差爲-1.7%;②當夾(jia)帶少量液(ye)體時,在β比(bi)爲0.5時,表明(ming)孔闆性能(neng)💰較好，但是(shi)應将夾帶(dai)液體在孔(kong)闆上遊脫(tuo)出,以獲得(de)最♋佳的計(ji)👈量性能;③用(yong)舊的孔闆(pan)流量計測(ce)量濕氣,流(liu)量計量值(zhi)将降低3%。
5.其(qi)他引起的(de)誤差
其他(ta)誤差因素(su)有管道洩(xie)露、人爲破(po)壞、管理不(bu)嚴、不合理(li)的🔱積算和(he)取值方法(fa).計量:工況(kuang)偏離标準(zhun)規定條件(jian)🈲。計算方法(fa)本身不合(he)理,對溫度(du)、壓力氣體(ti)組成❌的變(bian)化沒有自(zi)動補償等(deng)，也是引起(qi)天然氣計(ji)量誤🏃差的(de)原因。特别(bie)是管道洩(xie)漏引起的(de)誤差也相(xiang)當大。例如(ru)，節流裝置(zhi)前後的差(cha)壓一般都(dou)很🐕小(0~60kPa),管道(dao)壓力往往(wang)是它的幾(ji)十倍,如發(fa)生導壓管(guan)洩漏或堵(du)🌐塞,不僅給(gei)計量帶來(lai)誤差,而且(qie)會損壞差(cha)壓變送器(qi)。輸氣系統(tong)的洩漏有(you)3種類✔️型:偶(ou)然性洩漏(lou)、長期性洩(xie)漏和普通(tong)運行洩漏(lou)。偶然性洩(xie)漏是🌍指由(you)于輸氣系(xi)統在長期(qi)運行過程(cheng)中的腐蝕(shi)🏒和輸配設(she)備安裝不(bu)當或設備(bei)發生故障(zhang)所導緻的(de)洩漏。長期(qi)性洩漏是(shi)由于⚽輸配(pei)氣站本身(shen)工藝設計(ji)的不合理(li)或設備質(zhi)量不好導(dao)緻的洩漏(lou)。普通運行(hang)洩漏是💁指(zhi)由于某些(xie)站場管部(bu)件本身設(she)計不當造(zao)成腐蝕從(cong)而引發的(de)洩⭐漏,輸氣(qi)系統的洩(xie)漏絕大部(bu)分屬于偶(ou)然性洩漏(lou)。造成輸氣(qi)系統發生(sheng)洩漏的主(zhu)要原因包(bao)括:輸氣管(guan)道和部件(jian)長期暴露(lu)于酸性氣(qi)體環境中(zhong)，造成硫化(hua)氫腐蝕;天(tian)然氣中的(de)HS.CO2等酸⛱️性氣(qi)體和H20、O2等組(zu)分達不到(dao)輸氣系統(tong)對氣質的(de)要求造成(cheng)輸氣管道(dao)和部件内(nei)壁腐蝕;輸(shu)氣管道制(zhi)管質量差(cha)導緻管道(dao)🔆螺旋焊縫(feng)的斷裂;輸(shu)氣管道和(he)部件安裝(zhuang)和焊接質(zhi)量差導緻(zhi)管道環🔴行(hang)焊縫和管(guan)、件之間焊(han)縫的斷裂(lie)等等。
四、消(xiao)除計量誤(wu)差的改進(jin)措施
1.孔闆(pan)加工及安(an)裝
嚴格按(an)照标準加(jia)工孔闆,正(zheng)确安裝,合(he)理選擇壓(ya)差量🛀程嚴(yan)♉格按照GB2624-1981或(huo)SY/Y6143-1996标準中的(de)規定加工(gong)孔闆。孔闆(pan)節流裝置(zhi)在🔴使用前(qian)的🔞安裝中(zhong)應按照标(biao)準安裝設(she)計,根據孔(kong)❗闆前阻力(li)件形式配(pei)接足夠長(zhang)🐇度的直管(guan)段，一般應(ying)至😄少前30D。當(dang)場地不允(yun)許時,必須(xu)在孔闆前(qian)的直管段(duan)上安裝整(zheng)流器。孔闆(pan)人口端面(mian)必須與管(guan)道線垂直(zhi),其偏✔️差不(bu)能超過10。安(an)裝時孔闆(pan)嚴禁反向(xiang)，要正确使(shi)用和選擇(ze)壓差計，當(dang)壓差計❌工(gong)作量程在(zai)30%以💁下時,必(bi)須及時更(geng)換壓差計(ji)的量程或(huo)孔闆規格(ge)。法蘭取壓(ya)時β值應在(zai)0.2~0.75,角接取壓(ya)時β值應在(zai)0.4-0.6。
2.氣流脈動(dong)誤差消除(chu)
消除脈動(dong)流,減小脈(mo)動影響,合(he)理解決超(chao)量可以采(cai)⛱️用以下🌂方(fang)法☔消除脈(mo)動流.減小(xiao)脈動流的(de)影響。
(1)采用(yong)分離除塵(chen)器加強氣(qi)水分離;從(cong)管線中除(chu)去遊離液(ye)☔體,及時吹(chui)掃排出管(guan)道内積液(ye),确保天然(ran)氣計量準(zhun)💯确性。
(2)控制(zhi)計量管段(duan)下流閥。實(shi)踐證明，控(kong)制下流閥(fa)能有🧑🏽🤝🧑🏻效的(de)抑制脈動(dong)流,同時對(dui)各類脈動(dong)源引起的(de)壓差💯波動(dong)都有抑制(zhi)😄作用。
(3)加裝(zhuang)緩沖罐或(huo)設置專門(men)]脈動消減(jian)器，抑制脈(mo)動源引起(qi)的差❓壓波(bo)動;提高差(cha)壓和孔徑(jing)比;安裝調(diao)壓閥穩定(ding)輸出壓力(li)🐅,從而減小(xiao)脈動對計(ji)量的影響(xiang)。
(4)在滿足計(ji)量能力的(de)條件下,應(ying)選擇内徑(jing)較小的測(ce)量管，使Apβ在(zai)比較高的(de)雷諾數下(xia)運行。
(5)采用(yong)短引壓管(guan)線,盡量減(jian)少引壓管(guan)線系統中(zhong)的阻‼️力件(jian)⚽,并🐕使上💯下(xia)遊管線長(zhang)度相等，以(yi)減少系統(tong)中産💁生諧(xie)振和壓力(li)脈動振幅(fu)的增加。
五(wu)、孔闆計量(liang)參數的上(shang)傳及流量(liang)計算
現場(chang)安裝孔闆(pan)閥,差壓變(bian)送器，
溫度(du)變送器
,壓(ya)力變送器(qi)。控制室内(nei)站控PLC系統(tong)有專用的(de)計量模塊(kuai)，可🈲讀取其(qi)他模拟量(liang)模闆采集(ji)的流量相(xiang)關參數，包(bao)括差壓🛀🏻、壓(ya)力、溫度，完(wan)成👉對流量(liang)的計算,溫(wen)度壓力補(bu)償,這🈲種方(fang)式在控制(zhi)成本的同(tong)時可保證(zheng)一定的精(jing)度;控制室(shi)内有1746系❗列(lie)PLC，模拟量☂️采(cai)集模闆⭐1746-NI8負(fu)責采集🥰差(cha)壓、壓力、溫(wen)度。MVI46-AFC流量計(ji)算機模闆(pan),支持8路流(liu)量計量,流(liu)量累積。PLC處(chu)🏃理🐉器将I/0模(mo)闆采集☀️的(de)差壓、壓力(li)、溫度數據(ju)通過槽架(jia)背闆傳給(gei)MVI46--AFC，完成流量(liang)的計算後(hou)再通過背(bei)闆将結果(guo)傳給處⭐理(li)器,供PLC邏輯(ji)程序使🙇♀️用(yong)、工控機顯(xian)示或上🏃🏻傳(chuan)SCADA系統。
六、孔(kong)闆流量計(ji)日常管理(li)
(1)加強日常(chang)管理，對參(can)數進行合(he)理修正在(zai)日常生産(chan)中🏃應定🈲期(qi)對孔闆進(jin)行清潔、維(wei)修或撒換(huan)并且對測(ce)量流✨量進(jin)行修正,在(zai)孔闆流量(liang)計日常使(shi)用過程中(zhong),要确保準(zhun)确的計量(liang),應至少每(mei)月--次清洗(xi)檢測孔闆(pan)、檢查儀表(biao)零點.儀表(biao)D/A轉換通道(dao)核對流量(liang)計算程序(xu),對有坑蝕(shi)及劃痕的(de)孔闆應及(ji)時更換。從(cong)節流裝置(zhi)💯不确定度(du)的🈲計算公(gong)式可以看(kan)出,天然氣(qi)的壓力、密(mi)度、溫度和(he)💋壓縮系數(shu)的變✔️化将(jiang)直接影響(xiang)到測量的(de)精度。因此(ci),應該選擇(ze)🐪合适的儀(yi)表來測量(liang)天然氣的(de)壓力、密度(du)溫度等特(te)性參數。
(2)孔(kong)闆流量計(ji)測量範圍(wei)一般爲3.5:1,而(er)實際工況(kuang)并不都在(zai)此範🔴圍,一(yi)🌐旦超過測(ce)量範圍，必(bi)将引起測(ce)量誤差⚽。孔(kong)闆差壓變(bian)送器差壓(ya)範♻️圍應控(kong)制在其量(liang)程的10%以内(nei)，例如,差壓(ya)變🔅送器量(liang)程爲0-60kPa,日常(chang)計量㊙️中差(cha)壓工作範(fan)圍應保持(chi)在6kPa~54kPa,如超出(chu)該量程範(fan)圍将影💛響(xiang)計量精度(du)。
(3)根據場站(zhan)下遊用戶(hu)用氣量的(de)不斷變化(hua)，提前加工(gong)制作㊙️不同(tong)規格孔闆(pan),每塊孔闆(pan)都可以計(ji)算出對應(ying)流量範圍(wei),場站可根(gen)據氣量變(bian)化及時更(geng)換孔闆。以(yi)此實現節(jie)流裝🌈置産(chan)品系列化(hua)、标準化,有(you)利于提高(gao)☔節流裝置(zhi)計量的精(jing)度。
(4)定期檢(jian)查孔闆導(dao)壓管是否(fou)存在鏽蝕(shi),觀察導壓(ya)管是否有(you)堵塞、洩漏(lou)等現象,--旦(dan)發現立即(ji)整改,以确(que)保計量精(jing)度。
(5)場站值(zhi)班人員定(ding)期檢查孔(kong)闆流量計(ji)的差壓、壓(ya)力、溫度變(bian)送器現場(chang)工作是否(fou)正常，控制(zhi)室上傳參(can)數✊及現♻️場(chang)顯示是否(fou)一緻,孔闆(pan)瞬時流量(liang)是否穩定(ding)等。這些都(dou)是影響孔(kong)闆計量精(jing)度的主要(yao)🔅因素。
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