摘(zhai)要：文章結(jie)合孔闆流(liu)量計的基(ji)本原理及(ji)主要特性(xing)，闡述孔闆(pan)💔流量計在(zai)天然氣計(ji)量上的應(ying)用情況，總(zong)結問題，探(tan)讨❗解決方(fang)法，爲今後(hou)在設計中(zhong)使用孔闆(pan)流量計積(ji)累經驗。
0引(yin)言
　　孔闆流(liu)量計 是目(mu)前世界上(shang)應用範圍(wei)最爲廣泛(fan)的流量計(ji)量儀表之(zhi)🌈一。所有單(dan)相流體都(dou)可以測量(liang)。由于應用(yong)曆史悠久(jiu)，在試驗研(yan)究中積累(lei)的豐富資(zi)料和統計(ji)數據🤩，用幹(gan)标的方法(fa)☎️即可保證(zheng)流量計計(ji)量😍精度，這(zhe)在所有流(liu)量儀表中(zhong)是唯一的(de)。多年應用(yong)經驗及現(xian)場實流對(dui)比證明，孔(kong)闆流量計(ji)工作非常(chang)穩定可靠(kao)。
　　 孔闆流量(liang)計在天然(ran)氣計量方(fang)面應用廣(guang)泛，目前全(quan)國許多油(you)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼氣田、長輸(shu)管道的天(tian)然氣交接(jie)計量都采(cai)🐅用孔闆流(liu)量計完成(cheng)，到現在已(yi)經形成了(le)許多應用(yong)經驗，值💋得(de)總結探讨(tao)。
1孔闆流量(liang)計類型
　　 目(mu)前廣泛使(shi)用的孔闆(pan)一次裝置(zhi)分爲兩種(zhong)，一種是簡(jian)易📐孔闆🏃🏻‍♂️截(jie)流裝置，一(yi)種是高級(ji)孔闆閥。
　　 簡(jian)易孔闆截(jie)流裝置：無(wu)孔闆升降(jiang)機構，必須(xu)停止介質(zhi)輸送才能(neng)🍉完成孔闆(pan)檢查及更(geng)換，結構簡(jian)單，造價低(di)。
　　 高級孔闆(pan)閥：精度比(bi)簡易孔闆(pan)截流裝置(zhi)高，檢查、更(geng)換孔闆、維(wei)修時可以(yi)不停止生(sheng)産，在線進(jin)行，由于具(ju)有孔闆升(sheng)降機🌈構，能(neng)夠很快在(zai)線完成孔(kong)闆檢查及(ji)更換。操作(zuo)靈活方便(bian)。
2工作原理(li)
　　 流體在流(liu)動過程中(zhong)，在一定條(tiao)件下，流體(ti)的動能和(he)靜壓🤟能（壓(ya)✊力能）可以(yi)互相轉換(huan)，并可以利(li)用這種關(guan)🔴系來🆚測量(liang)流體的流(liu)量1。
　　 介質流(liu)經管道中(zhong)孔闆所在(zai)的截面時(shi)，由于流通(tong)面積突然(ran)縮小，促使(shi)流束産生(sheng)局部收縮(suo)，流速加快(kuai)，靜壓力降(jiang)低🐕，因而🔴在(zai)孔闆前後(hou)出現壓力(li)差（簡稱差(cha)壓）。可以通(tong)💘過測量此(ci)差壓🐇的大(da)小按一定(ding)的函數關(guan)系來計算(suan)出流量值(zhi)。根據能量(liang)守恒定律(lü)及流體連(lian)續性原理(li)，節流🈲裝置(zhi)的流量📐方(fang)程可以寫(xie)成：

　　 式中，M爲(wei)質量流量(liang)，kg/s；Q爲體積流(liu)量，m3/s；ɑ爲流量(liang)系數；?爲流(liu)量膨脹系(xi)數📱；F0爲節流(liu)裝置開孔(kong)截面積，m2；ρ1爲(wei)流體流經(jing)節流元件(jian)前的密度(du)，kg/m3；Δρ爲節流元(yuan)件前後壓(ya)力差，即Δρ＝ρ1－ρ2，Pa。
　　 由(you)式（1）和（2）可見(jian)，天然氣流(liu)經節流裝(zhuang)置（孔闆）時(shi)的體積（質(zhi)👣量）流量與(yu)産生的差(cha)壓平方根(gen)成正比。基(ji)于此原🍉理(li)，孔🏃‍♂️闆流量(liang)計通過測(ce)量孔闆前(qian)後差壓，經(jing)過計算換(huan)算出天然(ran)氣的流量(liang)。
3孔闆流量(liang)計的選型(xing)和安裝
3.1孔(kong)闆流量計(ji)選型
　　 我們(men)所說的孔(kong)闆流量計(ji)實際上是(shi)許多儀表(biao)組成的一(yi)個整體，其(qi)選型包括(kuo)高級孔闆(pan)閥、 差壓變(bian)送器 、 壓力(li)變送器 、 溫(wen)度變送器(qi) 的選型。
　　 孔(kong)闆流量計(ji)的選型最(zui)基本内容(rong)即是通過(guo)計算獲得(de)♊孔闆片标(biao)準開口尺(chi)寸d20和孔闆(pan)片前後差(cha)壓值。目前(qian)我㊙️們采🌍用(yong)符合GB/T21446-2008标準(zhun)2的計算軟(ruan)件，其計算(suan)步驟簡述(shu)如下：
1）輔助(zhu)計算：
　　 首先(xian)設計人員(yuan)根據管道(dao)介質流量(liang)确定d20，即20℃條(tiao)件下檢測(ce)的測量管(guan)直徑（孔闆(pan)閥孔徑）。需(xu)要注意的(de)是在滿足(zu)計量能力(li)的條👨‍❤️‍👨件下(xia)，應選擇内(nei)徑較小的(de)測量管，提(ti)高差壓和(he)孔徑比👅。
計(ji)算天然氣(qi)真實相對(dui)密度、密度(du)、壓縮因子(zi)和超壓💔縮(suo)系數。
計算(suan)天然氣等(deng)熵指數、動(dong)力粘度。
計(ji)算管徑雷(lei)諾數。
2）計算(suan)順序：
計算(suan)近似值
　　 将(jiang)β近似值帶(dai)入工時最(zui)終求出值(zhi)（孔徑比）和(he)d值（開孔直(zhi)徑‼️），進而😍求(qiu)出d20，即孔闆(pan)在20℃條件下(xia)測量出的(de)孔徑值。
　　 需(xu)要注意的(de)是，由于單(dan)片孔闆量(liang)程比隻能(neng)達到1：3，最多(duo)不超過🈲1：4，因(yin)📧此對于流(liu)量範圍較(jiao)大的工況(kuang)，可将流✌️量(liang)值分作2～3段(duan)，分别計算(suan)出口徑從(cong)大到小的(de)2～3片孔闆。
　　 結(jie)合孔闆閥(fa)孔徑、孔闆(pan)開孔直徑(jing)和介質工(gong)藝條件，就(jiu)可以計算(suan)出ΔPmax和ΔPmin。
　　 計算(suan)完畢後，結(jie)合工藝介(jie)質條件即(ji)可選擇适(shi)合設計工(gong)況的高級(ji)孔闆閥和(he)孔闆片，并(bing)可确定差(cha)壓檢測範(fan)圍，再根據(ju)工況确定(ding)壓力、溫度(du)補償儀表(biao)的測量範(fan)圍🌂，孔闆閥(fa)♍的選型🎯就(jiu)完成了。
3.2孔(kong)闆流量計(ji)的安裝
　　 孔(kong)闆流量計(ji)的安裝調(diao)校，必須嚴(yan)格按照相(xiang)關國家标(biao)準GB/T21446-2008進❌行。
1）直(zhi)管段的要(yao)求
　　 速度式(shi)流量計都(dou)有前後直(zhi)管段的安(an)裝要求，用(yong)以💋起到👨‍❤️‍👨被(bei)♍測🚶流體穩(wen)流的作用(yong)，孔闆流量(liang)計的直管(guan)段由其前(qian)端安裝的(de)阻流件形(xing)式和直徑(jing)比确定，在(zai)阻流件和(he)值确定的(de)情況💯下，可(ke)以通過查(cha)詢GB/T21446-2008來确定(ding)直管段長(zhang)度，GB/T21446-2008規定了(le)各種阻流(liu)件要求的(de)最短直管(guan)段長度，但(dan)在孔闆上(shang)遊安裝整(zheng)流器的情(qing)況下，可以(yi)縮🛀短直管(guan)段的長‼️度(du)，因此該标(biao)準也推薦(jian)采用整流(liu)器。
　　 根據規(gui)範的要求(qiu)，目前我們(men)的設計中(zhong)均在孔闆(pan)上遊🐆設置(zhi)了流動調(diao)整器，按照(zhao)規範規定(ding)，在孔闆上(shang)遊13D（孔闆閥(fa)内徑）處安(an)裝整流器(qi)，再保證30D的(de)前直管段(duan)的情況下(xia)，可以滿足(zu)任何上遊(you)阻流件下(xia)的安裝，目(mu)前📐這樣的(de)直🔅管段配(pei)置已經在(zai)設計中普(pu)遍采用，相(xiang)對🍉而言，後(hou)直管段的(de)确定則比(bi)較簡單，僅(jin)僅由直徑(jing)比确定，直(zhi)管段安裝(zhuang)如圖1所示(shi)。

　　 值得注(zhu)意的是，由(you)于安裝在(zai)孔闆上遊(you)和阻流件(jian)之間的🌈直(zhi)♋管段由兩(liang)種管段組(zu)成，一截是(shi)孔闆配套(tao)提供，一截(jie)是🔞工程上(shang)提供，兩種(zhong)管段可能(neng)存在内徑(jing)不完全一(yi)樣的情況(kuang)，這樣會形(xing)成🌏一個凸(tu)台，根據經(jing)驗👄，10D之外台(tai)階💛h不超過(guo)2%的圓度要(yao)求✍️即可。
　　 管(guan)段必須是(shi)直的，當與(yu)管道直線(xian)的偏移不(bu)超過其長(zhang)度🌐的0.4%時，即(ji)🙇🏻認爲管道(dao)是直的。通(tong)常隻需目(mu)測檢驗，上(shang)下遊直管(guan)段對接引(yin)起💔的管道(dao)直線的偏(pian)差也應不(bu)超過其長(zhang)度的0.4%。
2）孔闆(pan)安裝要求(qiu)
　　 孔闆應與(yu)節流裝置(zhi)中的直管(guan)段對中。實(shi)驗表明，孔(kong)闆偏心引(yin)起㊙️的計量(liang)誤差一般(ban)在2%以内，孔(kong)徑比值愈(yu)高，偏心率(lü)影響愈大(da)，應不👣用值(zhi)高的孔闆(pan)。
　　 不能使孔(kong)闆發生彎(wan)曲或變形(xing)，否則将導(dao)緻流量測(ce)量誤差較(jiao)大。在法蘭(lan)取壓的孔(kong)闆上進行(hang)測試，孔闆(pan)彎曲産生(sheng)的最大誤(wu)差約爲3.5%。
3）變(bian)送器安裝(zhuang)要求
　　 差壓(ya)和壓力引(yin)壓管段在(zai)不影響儀(yi)表安裝操(cao)作的前提(ti)🏃🏻下應盡量(liang)短，這樣便(bian)于保溫和(he)防凍，同時(shi)因具有一(yi)定斜度，使(shi)天然氣中(zhong)産生的凝(ning)液不緻在(zai)變送㊙️器側(ce)彙集3。
4）其他(ta)安裝要求(qiu)
　　 所有墊片(pian)不能用太(tai)厚的材料(liao)，最好不超(chao)過0.5mm，墊片不(bu)能突💋出管(guan)壁内否則(ze)可能引起(qi)很大的測(ce)量誤差。
凡(fan)是調節流(liu)量用的閥(fa)門，應裝在(zai)節流件後(hou)最小直管(guan)段長度以(yi)♍外。
節流裝(zhuang)置在工藝(yi)管道上的(de)安裝，必須(xu)在管道清(qing)洗吹掃後(hou)🈚進行。
4存在(zai)問題及解(jie)決方法
4.1存(cun)在的問題(ti)
1）儀表本身(shen)計量精度(du)問題
　　 盡管(guan)孔闆流量(liang)計自動計(ji)量系統的(de)發展越來(lai)越完善，但(dan)由于設備(bei)、測量儀表(biao)本身的原(yuan)因和自動(dong)計量技術(shu)上的🔴局限(xian)性，在提高(gao)計量的準(zhun)确性和數(shu)據處🧑🏽‍🤝‍🧑🏻理上(shang)，仍存在一(yi)些問題🈲。
　　 測(ce)量的重複(fu)性、精确度(du)在流量計(ji)中屬于中(zhong)等水平，孔(kong)闆🌈流量計(ji)在流體較(jiao)爲幹淨、直(zhi)管段較長(zhang)、流體處于(yu)紊流狀态(tai)（雷諾數大(da)于4000）時，測量(liang)精度較高(gao)。但由于氣(qi)質、計量直(zhi)管段沒有(you)達到要求(qiu)，造成孔闆(pan)入口銳🌈角(jiao)損傷；液體(ti)及固體污(wu)物堆積在(zai)孔闆表面(mian)，使孔闆表(biao)面粗糙度(du)改變，大大(da)增加測量(liang)誤差。
2）量程(cheng)比問題
　　 孔(kong)闆流量計(ji)測量範圍(wei)太窄，這是(shi)此種流量(liang)計應用上(shang)的最大不(bu)足，由于儀(yi)表信号（差(cha)壓）與流量(liang)爲平方關(guan)系，一般測(ce)量範圍度(du)僅3∶1～4∶1。
3）安裝問(wen)題
現場安(an)裝條件要(yao)求較高，需(xu)要較長的(de)直管段，在(zai)工程中有(you)時難以滿(man)足。
孔闆閥(fa)與差壓、壓(ya)力檢測儀(yi)表之間引(yin)壓管線易(yi)産生洩漏(lou)、凍堵等問(wen)題。
4）使用中(zhong)産生的問(wen)題
　　 孔闆彎(wan)曲變形，上(shang)遊端面沉(chen)積髒物，孔(kong)闆入口直(zhi)角邊緣破(po)☂️損等問題(ti)都會影響(xiang)到計量精(jing)度。
4.2解決天(tian)然氣計量(liang)問題的途(tu)徑
1）保證安(an)裝質量，勤(qin)于維護
　　 可(ke)以看到，很(hen)多安裝和(he)維護的問(wen)題往往影(ying)響到孔闆(pan)流量🔴計測(ce)🐉量精度，因(yin)此安裝時(shi)必須嚴格(ge)按要求施(shi)工，消除安(an)裝💚誤差。在(zai)使⭕用過程(cheng)中，操作人(ren)員應做好(hao)系統的檢(jian)修、維護、保(bao)🤩養工作，延(yan)長其使用(yong)壽命，對于(yu)實際使用(yong)中的壓力(li)、溫度、流💯量(liang)等工況參(can)數的變化(hua)，應進行及(ji)時修改以(yi)減❌小計量(liang)誤差。
2）采用(yong)多種辦法(fa)提高量程(cheng)比
采用寬(kuan)量程差壓(ya)變送器
　　 爲(wei)了提高量(liang)程比，可以(yi)考慮利用(yong)變送器寬(kuan)量程的特(te)點，運用軟(ruan)💋件的方式(shi)實現量程(cheng)的自動調(diao)整（軟維護(hu)），從🐪而擴大(da)量程比🤩，提(ti)高測量的(de)有效範圍(wei)，保證計👣量(liang)的準确性(xing)
采用雙差(cha)壓變送器(qi)
　　爲同一台(tai)孔闆閥配(pei)套兩台差(cha)壓變送器(qi)，根據實際(ji)⛹🏻‍♀️差📞壓✏️的🈲變(bian)化，切換差(cha)壓信号，從(cong)而擴大量(liang)程比，提高(gao)測量的有(you)效範圍，保(bao)證計量的(de)準确性。
采(cai)用多路計(ji)量的方式(shi)
　　針對天然(ran)氣流量檢(jian)測範圍，設(she)計兩套及(ji)以上不同(tong)口徑的孔(kong)闆流量計(ji)，根據流量(liang)峰值和低(di)谷的時間(jian)段，手動或(huo)自動切換(huan)介質流路(lu)，實現寬量(liang)程的計量(liang)。
5結束語
　　孔(kong)闆流量計(ji)已經應用(yong)多年，在總(zong)結問題的(de)基礎上得(de)出更🏃🏻‍♂️加科(ke)學可靠的(de)設計、使用(yong)方法十分(fen)重要。随着(zhe)流量計算(suan)機、組份分(fen)析儀的成(cheng)功應用，孔(kong)闆流量計(ji)作爲一種(zhong)可靠、經濟(ji)和方便耐(nai)用的儀表(biao)設備仍然(ran)可以适用(yong)未來能量(liang)交接的計(ji)量場合，潛(qian)力依舊可(ke)觀。

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