摘要:标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji) 因其複(fu)雜的測(ce)量原理(li)和對流(liu)體性能(neng)的嚴格(ge)要求及(ji)苛刻的(de)安裝條(tiao)件,使得(de)測量結(jie)果的精(jing)度受到(dao)較多的(de)因素影(ying)響。簡要(yao)☁️介紹了(le)影響标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)☀️測量天(tian)然氣流(liu)量的相(xiang)關因素(su),并提出(chu)❤️針對這(zhe)些因素(su)的應對(dui)措施。
　　标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)是根據(ju)能量守(shou)恒和流(liu)動連續(xu)性☁️方✉️程(cheng),在流體(ti)✂️通過節(jie)流裝置(zhi)時流速(su)增加靜(jing)壓降低(di)，流體流(liu)速越大(da)，在孔闆(pan)前後産(chan)生的差(cha)壓也越(yue)大，通⁉️過(guo)測量差(cha)壓來測(ce)量通過(guo)孔闆的(de)流體的(de)流量,見(jian)式(1):

　　式中(zhong)：ｑｖｎ—流體在(zai)标準參(can)比條件(jian)下的體(ti)積流量(liang)；ｃ—流出系(xi)數；ε—可膨(peng)脹性系(xi)數；β—直徑(jing)比；ｄ—操作(zuo)條件下(xia)孔闆開(kai)孔直徑(jing)；ΔＰ—差壓；ρ１—流(liu)體在操(cao)作條件(jian)下上遊(you)取壓孔(kong)處密度(du)；ρｎ—标㊙️準參(can)比條件(jian)下的密(mi)度❗。
　　标準(zhun)孔闆流(liu)量計具(ju)有技術(shu)成熟,生(sheng)産安裝(zhuang)标準化(hua)✉️,性能穩(wen)定等優(you)點,廣泛(fan)用于石(shi)化和城(cheng)鎮燃氣(qi)行業的(de)天然氣(qi)測量。但(dan)由于其(qi)複雜的(de)測量原(yuan)理和苛(ke)刻的安(an)裝條件(jian)及對流(liu)體✏️性能(neng)的嚴格(ge)要求,存(cun)在較多(duo)‼️影響其(qi)測量結(jie)果精度(du)的因素(su)。結合多(duo)年來對(dui)标準孔(kong)闆流量(liang)計的工(gong)藝設計(ji)使用及(ji)維護經(jing)驗,簡要(yao)論述一(yi)下影響(xiang)标🔆準孔(kong)闆流量(liang)計測量(liang)天然氣(qi)流量精(jing)度的因(yin)素并提(ti)出應對(dui)措施。
1工(gong)藝設計(ji).上的影(ying)響因素(su)
1.1前端直(zhi)管道不(bu)符合規(gui)範要求(qiu)
　　在輸配(pei)站場中(zhong)，由于受(shou)場地和(he)工藝的(de)流程的(de)限制,不(bu)可避免(mian)‼️的💚要在(zai)節流孔(kong)闆前端(duan)設置三(san)通、彎頭(tou)、閥門、等(deng)管件和(he)輸配設(she)備。标準(zhun)孔闆流(liu)量計測(ce)量天然(ran)氣的前(qian)提是流(liu)體爲充(chong)分發展(zhan)的紊流(liu)狀态的(de)單相流(liu)，流速在(zai)🌈管道内(nei)沿軸線(xian)均勻對(dui)稱分布(bu)。節流孔(kong)闆💜前端(duan)的管件(jian)和輸配(pei)設備必(bi)将對天(tian)然氣形(xing)成阻流(liu)✊、轉向和(he)流速分(fen)布的改(gai)變,爲了(le)獲得符(fu)合要求(qiu)的流體(ti),必須要(yao)使節流(liu)裝置前(qian)㊙️端和阻(zu)流💜件之(zhi)間有足(zu)夠長的(de)直管段(duan)。按照GB/T21446 - 2008 5.3的(de)規定,孔(kong)闆與阻(zu)流件間(jian)的最短(duan)長度應(ying)符合表(biao)1規定。

　　由(you)表1可知(zhi)，除去在(zai)β取極小(xiao)值的0.2的(de)情況外(wai),對于其(qi)他的β值(zhi)前端直(zhi)管段普(pu)遍在20D以(yi)上。對于(yu)這樣的(de)直管段(duan)長度要(yao)求,在工(gong)🐅藝設🏃‍♀️計(ji)上顯然(ran)是難以(yi)完全滿(man)足規💃範(fan)要求的(de)。因此在(zai)前端直(zhi)管長度(du)上不是(shi)所有标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)都能夠(gou)滿足規(gui)範要求(qiu)的。這是(shi)影響标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)測量精(jing)度-大因(yin)素。
1.2 采用(yong)了較大(da)的計量(liang)管或較(jiao)大的孔(kong)徑比
　　在(zai)進行流(liu)量計設(she)計時,一(yi)般會上(shang)浮一定(ding)的裕量(liang),采用♈較(jiao)🌈大的計(ji)量管。但(dan)在實際(ji)的供氣(qi)中,用氣(qi)量往往(wang)達不到(dao)設計流(liu)量,造成(cheng)在運行(hang)時天然(ran)氣流體(ti)的管徑(jing)雷諾數(shu)較小。根(gen)據流體(ti)力學,天(tian)然氣管(guan)徑雷諾(nuo)數越小(xiao)其質子(zi)和其中(zhong)的微粒(li)擴散越(yue)弱,這🈲既(ji)不利于(yu)天然氣(qi)流體在(zai)計量管(guan)内形成(cheng)流速分(fen)布均勻(yun)的紊流(liu),又會造(zao)成固✏️體(ti)微粒凝(ning)聚形成(cheng)兩相流(liu)。同時雷(lei)諾數越(yue)小流🐕體(ti)抵禦管(guan)道内壁(bi)粗糙度(du)影響的(de)能力越(yue)弱。因此(ci)計量管(guan)選擇過(guo)大将會(hui)對測量(liang)結果的(de)精度産(chan)生不利(li)影響。從(cong)表1可知(zhi)在同一(yi)阻流件(jian)下,孔⭐徑(jing)比🐕越大(da)要求前(qian)端直管(guan)段越❓長(zhang),這就意(yi)味如果(guo)采用的(de)β值越大(da),越難以(yi)滿足規(gui)範的技(ji)術要求(qiu)。因此在(zai)設計中(zhong)采用大(da)管徑計(ji)量管或(huo)是大孔(kong)✨徑比，都(dou)将對測(ce)量結果(guo)的精🈲度(du)産生不(bu)利影響(xiang)。
1.3 采用先(xian)調壓後(hou)計量的(de)工藝
　　該(gai)方式可(ke)在标準(zhun)孔闆處(chu)可以得(de)到較穩(wen)定的靜(jing)壓,但是(shi)🔞調壓閥(fa)卻會嚴(yan)重影響(xiang)天然氣(qi)的流态(tai)。目前調(diao)壓閥體(ti)内的天(tian)然氣通(tong)道絕大(da)部分爲(wei)U型通道(dao),且閥⛱️口(kou)開度隻(zhi)有10來♌毫(hao)米甚至(zhi)幾毫米(mi),天然⚽氣(qi)在經過(guo)調壓閥(fa)後,流㊙️态(tai)和流速(su)都變得(de)極爲不(bu)穩定,并(bing)且調壓(ya)♍閥閥口(kou)開度頻(pin)繁的調(diao)節還會(hui)引發天(tian)✔️然氣脈(mo)動流。天(tian)然氣的(de)流态根(gen)本不能(neng)滿足标(biao)準孔闆(pan)流量😍計(ji)測量天(tian)然氣的(de)關于流(liu)體流态(tai)的規定(ding),這必将(jiang)對測量(liang)結🍉果的(de)精度産(chan)生較💜大(da)的影響(xiang)。這種影(ying)響的大(da)小根本(ben)沒法從(cong)理論上(shang)評估🌏。.
1.4流(liu)動調整(zheng)器與孔(kong)闆間距(ju)離不符(fu)合要求(qiu)
　　流動調(diao)整器可(ke)以減小(xiao)孔闆前(qian)端直管(guan)段的長(zhang)度,在安(an)裝位置(zhi)上對于(yu)不同的(de)前端阻(zu)流件是(shi)有嚴格(ge)要❌求的(de)。在工👈藝(yi)設計中(zhong)，往往沒(mei)有考慮(lü)前端阻(zu)流器的(de)類型和(he)阻流件(jian)與孔闆(pan)間的距(ju)離,而将(jiang)流動調(diao)整器♍與(yu)孔闆間(jian)🏃🏻‍♂️的距離(li)都簡化(hua)爲13倍計(ji)量管内(nei)徑,或者(zhe)直接将(jiang)流動調(diao)整器與(yu)上遊✉️計(ji)量管連(lian)接🔞。按照(zhao)GB/T21446- 2008相對于(yu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼不同的(de)阻流件(jian)及其與(yu)孔闆間(jian)🌏的距離(li)，流動調(diao)整器與(yu)孔闆間(jian)的距離(li)應符合(he)表2規定(ding)。

　　表2的數(shu)據時在(zai)通過大(da)量實驗(yan)的基礎(chu)上得出(chu)的數據(ju),是标🔞準(zhun)孔闆流(liu)量計準(zhun)确測量(liang)的前提(ti)。如不嚴(yan)格🔱執行(hang)🙇🏻表2的技(ji)術🈲要求(qiu)，将會對(dui)測量結(jie)果産生(sheng)附加不(bu)🌂确定度(du),其影響(xiang)程度隻(zhi)有通過(guo)在線校(xiao)準評估(gu)。
1.5 計量系(xi)統組件(jian)的影響(xiang)
　　标準孔(kong)闆流量(liang)計要實(shi)現對天(tian)然氣流(liu)量的測(ce)量,除🚶‍♀️了(le)節流裝(zhuang)置外還(hai)需要配(pei)備二次(ci)儀表、流(liu)量計算(suan)機以及(ji)信号處(chu)理與采(cai)💘集設備(bei),其計量(liang)系統組(zu)成如圖(tu)1。

　　從(cong)圖1可以(yi)看出，節(jie)流裝置(zhi)隻是産(chan)生差壓(ya)，要測量(liang)天然氣(qi)的㊙️流量(liang)必須依(yi)靠壓力(li)、 差壓變(bian)送器 、 溫(wen)度變送(song)器 、密度(du)傳感器(qi)等二次(ci)儀表測(ce)量相應(ying)的參數(shu)并經信(xin)号隔離(li)、采集和(he)轉換後(hou)輸人流(liu)量計算(suan)機進行(hang)計算。因(yin)此二次(ci)儀表、信(xin)号隔離(li)🏃🏻‍♂️器的精(jing)度等級(ji)和性能(neng)以及流(liu)量計算(suan)機♉的流(liu)量計算(suan)方法,都(dou)會對天(tian)然氣的(de)🔴流量測(ce)量結果(guo)直接的(de)影響。在(zai)進行計(ji)量系統(tong)設計時(shi)由于對(dui)二🧡次儀(yi)表及信(xin)号隔離(li)器的精(jing)度等級(ji)選擇過(guo)低,最終(zhong)導緻天(tian)然氣的(de)測🈲量精(jing)度超出(chu)規定的(de)範圍。根(gen)據GB/T18603 - 2014的規(gui)定在不(bu)同測量(liang)等級😄的(de)計量系(xi)統中二(er)🈲次儀表(biao)的精度(du)等級應(ying)符合表(biao)3要求🤞。

　　另(ling)外流量(liang)計算機(ji)的計算(suan)模型編(bian)程方法(fa)、數據采(cai)集周期(qi)、累計算(suan)法也會(hui)對最終(zhong)的測量(liang)結果産(chan)生影響(xiang)。
2安裝上(shang)的影響(xiang)因素
2.1節(jie)流裝置(zhi)及前後(hou)直管段(duan)安裝影(ying)響因素(su)
　　标準孔(kong)闆流量(liang)計的測(ce)量公式(shi)中的流(liu)出系數(shu)c是在嚴(yan)✏️格的試(shi)驗條件(jian)下得出(chu)的,現場(chang)的安裝(zhuang)必須嚴(yan)格按照(zhao)GB/T21446 -2008執行，才(cai)能确保(bao)流出系(xi)數c不發(fa)生變化(hua)。标準孔(kong)闆流量(liang)計的調(diao)整器、計(ji)🐅量管、節(jie)流裝置(zhi)等都通(tong)過法蘭(lan)連接,在(zai)安裝是(shi)容🈚易出(chu)現各個(ge)部件不(bu)同心，導(dao)緻孔闆(pan)中心和(he)❤️計量管(guan)軸線🔞不(bu)在同一(yi)直👣線上(shang)或孔闆(pan)端面與(yu)軸線㊙️不(bu)垂直。GB/T21446 -2008要(yao)求孔闆(pan)與軸線(xian)傾斜度(du)🈲不得超(chao)過1°,如果(guo)超過允(yun)許範圍(wei)📐會使測(ce)量結果(guo)偏小。通(tong)過現場(chang)試驗當(dang)孔闆傾(qing)🐕斜度超(chao)過1°時,測(ce)量誤差(cha)随β的增(zeng)⁉️大而增(zeng)大🔴,最大(da)可達-3.5%
2.2二(er)次儀表(biao)安裝影(ying)響因素(su)
(1)壓力、差(cha)壓變送(song)器的導(dao)壓管彎(wan)管半徑(jing)過小，管(guan)道坡度(du)不夠,會(hui)㊙️造成壓(ya)力、 差壓(ya)波動失(shi)真。鉑電(dian)阻安裝(zhuang)方向不(bu)✍️對或插(cha)入深度(du)不符合(he)要求，會(hui)造成溫(wen)度測量(liang)誤差。這(zhe)些會導(dao)緻因壓(ya)力、差壓(ya)、溫度測(ce)🐅量誤差(cha)而影響(xiang)天然氣(qi)測量結(jie)果⛹🏻‍♀️的精(jing)度。
(2)在标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)計量系(xi)統中，現(xian)場變送(song)器與信(xin)号隔離(li)器之間(jian)都采用(yong) 屏蔽電(dian)纜 連接(jie)。屏蔽層(ceng)應在控(kong)制端與(yu)工作接(jie)地連接(jie),現場端(duan)浮空。一(yi)些❗計量(liang)系統錯(cuo)誤的采(cai)用兩端(duan)都與工(gong)作接地(di)連接,或(huo)直接将(jiang)屏蔽層(ceng)與防雷(lei)接地連(lian)接。這些(xie)錯🏃🏻誤連(lian)接不但(dan)起不到(dao)防電磁(ci)幹擾的(de)作用，反(fan)而會在(zai)屏蔽層(ceng)的兩端(duan)形成電(dian)勢差,引(yin)🏃🏻起變送(song)器測量(liang)信号的(de)傳輸誤(wu)差🚶‍♀️。
3使用(yong)維護的(de)影響因(yin)素
(1)天然(ran)氣中管(guan)道中積(ji)聚液态(tai)水或是(shi)在工藝(yi)中使用(yong)壓縮機(ji)加壓，都(dou)會引發(fa)天然氣(qi)流體脈(mo)動流。脈(mo)動流會(hui)引起壓(ya)力和差(cha)壓🔞的呈(cheng)❤️周期性(xing)的突變(bian),使壓力(li)、差壓測(ce)量不準(zhun)确。在運(yun)行中難(nan)免會在(zai)孔闆、計(ji)量管、導(dao)壓管内(nei)沉積粉(fen)塵和積(ji)液。由于(yu)天然氣(qi)的連續(xu)沖蝕，計(ji)量管内(nei)壁、孔闆(pan)的粗糙(cao)度增大(da)。這些因(yin)素都會(hui)導💚緻測(ce)量結果(guo)偏差。
(2)在(zai)使用中(zhong)注重對(dui)二次儀(yi)表的校(xiao)驗,忽視(shi)了對節(jie)流裝置(zhi)💯、孔💋闆📱的(de)檢查和(he)信号隔(ge)離器的(de)校驗。計(ji)量系統(tong)作爲⁉️一(yi)個整體(ti),其中任(ren)何🙇‍♀️一個(ge)環節出(chu)現誤差(cha)都會導(dao)緻天然(ran)氣的測(ce)量誤😄差(cha)。
(3)目前多(duo)數标準(zhun)孔闆流(liu)量計計(ji)量系統(tong)采用離(li)線氣🚶質(zhi)🌍分析，一(yi)個月或(huo)一個季(ji)度進行(hang)一次采(cai)樣分析(xi)，并将分(fen)析結果(guo)輸✨人流(liu)量計🔞算(suan)機用于(yu)流量計(ji)算。而現(xian)場天然(ran)👌氣其組(zu)分是在(zai)不斷變(bian)👄化的,這(zhe)種離線(xian)分析♋的(de)方式必(bi)然會對(dui)測量結(jie)果産生(sheng)影響。
4應(ying)對措施(shi)
4.1在設計(ji)上簡化(hua)工藝流(liu)程,保證(zheng)前端直(zhi)管段的(de)長度,流(liu)動調整(zheng)♈器🌈要嚴(yan)格按規(gui)定的位(wei)置設計(ji)在滿足(zu)流量的(de)♌情況下(xia)采用小(xiao)計量管(guan)和較小(xiao)的β值,以(yi)犧牲一(yi)定的壓(ya)力來确(que)🔆保前端(duan)直管段(duan)長度和(he)天然氣(qi)流态符(fu)合規範(fan)要求。嚴(yan)格執行(hang)先計量(liang)後調壓(ya)的流程(cheng),避免計(ji)量受調(diao)壓的影(ying)響。計量(liang)儀表應(ying)由♍計量(liang)工程師(shi)根據流(liu)量、壓力(li)等參數(shu)選擇,使(shi)其精度(du)等級、量(liang)程和性(xing)能滿足(zu)測量要(yao)📧求。
4.2安裝(zhuang)是确保(bao)标準孔(kong)闆流量(liang)計測量(liang)準确的(de)重要保(bao)證
　　安裝(zhuang)時重點(dian)控制孔(kong)闆、計量(liang)管的同(tong)心度。用(yong)于與計(ji)🌈量管連(lian)🌈接的管(guan)道要嚴(yan)格檢查(cha)内壁粗(cu)糙度和(he)内徑是(shi)否符合(he)要求。加(jia)強二次(ci)㊙️儀表安(an)裝、布線(xian)控制,避(bi)免二次(ci)儀表引(yin)人誤差(cha)的影響(xiang)因素。
4.3 對(dui)天然氣(qi)進行除(chu)塵、脫水(shui)處理,減(jian)少粉塵(chen)、液态水(shui)對測量(liang)結果的(de)影響
　　在(zai)工藝上(shang)設置進(jin)站緩沖(chong)設備，消(xiao)除流體(ti)的脈動(dong)。定期對(dui)孔🐇闆、節(jie)💰流裝置(zhi)、二次儀(yi)表進行(hang)檢查維(wei)護,根據(ju)流量🐕适(shi)時調整(zheng)孔闆孔(kong)徑,根據(ju)計量管(guan)、孔闆的(de)粗糙度(du),對流出(chu)系數進(jin)行修正(zheng)。定期校(xiao)驗時既(ji)要對二(er)次💰儀表(biao)隔離器(qi)進行單(dan)獨校驗(yan)，又要對(dui)整個🛀計(ji)量系統(tong)👅進行聯(lian)校，以确(que)保測量(liang)結📧果的(de)準确。縮(suo)短氣質(zhi)采樣⭕分(fen)析周期(qi),盡🔆量減(jian)少因氣(qi)質參數(shu)引起的(de)測量♉誤(wu)差💁。對于(yu)大流量(liang)及重要(yao)測量點(dian)應進行(hang)周期性(xing)的在線(xian)校準，檢(jian)查計量(liang)系統是(shi)否符合(he)技術要(yao)💜求,實際(ji)不确定(ding)度超出(chu)技術要(yao)求時應(ying)進行在(zai)線校準(zhun)系數修(xiu)正🍉。
5結束(shu)語
　　随着(zhe)二次儀(yi)表的應(ying)用,因二(er)次儀表(biao)測量誤(wu)差造成(cheng)的🍓影🈲響(xiang)越來越(yue)小，流量(liang)計算機(ji)的應用(yong),使流量(liang)計算變(bian)得快捷(jie)準确，避(bi)免了人(ren)工計算(suan)流量的(de)誤差。标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)測量的(de)先決條(tiao)件是流(liu)體爲充(chong)分發展(zhan)🌈的紊流(liu)狀🆚态的(de)單相流(liu)，流速在(zai)管道内(nei)沿軸線(xian)均勻對(dui)稱分布(bu)。其流出(chu)系數也(ye)是假定(ding)流體雷(lei)諾數大(da)于10°,且孔(kong)闆前端(duan)📞有很長(zhang)的直管(guan)段的試(shi)驗條件(jian)下㊙️得出(chu).的。由此(ci)可見天(tian)然氣的(de)流态、管(guan)徑雷諾(nuo)數以及(ji)前端直(zhi)管段長(zhang)度對測(ce)量結果(guo)的精度(du)起至關(guan)重要的(de)作用,在(zai)實踐🤩中(zhong)應重點(dian)考慮這(zhe)三🔞個方(fang)面的要(yao)求。

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