摘要(yao)：随着世界(jie)天然氣工(gong)業的迅速(su)發展，天然(ran)氣貿易的(de)🐪頻繁，對⭐天(tian)然氣的準(zhun)确計量要(yao)求越來越(yue)高。目前國(guo)内孔闆流(liu)量計 占90%以(yi)上，而影響(xiang)該流量計(ji) 計量精度(du)的因素很(hen)多，包括流(liu)體特性、儀(yi)表性能、安(an)裝、環🐆境條(tiao)件等方面(mian)，要解決或(huo)減少這些(xie)影響因素(su)，必須🧡加強(qiang)管理、正确(que)選用儀表(biao)及加強技(ji)術培訓，提(ti)高人員素(su)質。
1前言
　　天(tian)然氣在世(shi)界能源結(jie)構中所占(zhan)的比例不(bu)斷上升，據(ju)統計1970年爲(wei)17.7%，1980年爲18.8%，1990年爲(wei)21.5%，2000年爲22.3%，預計(ji)2010年爲24.3%。目前(qian)天然氣的(de)年⛹🏻‍♀️産量🌈已(yi)達到2.3×104億🏃🏻m3左(zuo)右。天然氣(qi)的産區與(yu)其消費👣地(di)區之💞間的(de)距離就決(jue)定了此項(xiang)能源的國(guo)際貿易量(liang)頗大，20世紀(ji)90年代以來(lai)此數字不(bu)斷上升，現(xian)已達到4200億(yi)m3/a，其中75%以上(shang)🌈由管道輸(shu)送，其餘則(ze)爲液化天(tian)然氣。我🍓國(guo)是天然氣(qi)資源豐富(fu)的國家之(zhi)一，天然氣(qi)遠景儲🔞量(liang)約達38×104億m3，其(qi)中陸上占(zhan)79%，海上占21%。天(tian)然氣的生(sheng)産、利用過(guo)程是一個(ge)流程複雜(za)、規模大、速(su)度快且🔆連(lian)續運行的(de)系統。在這(zhe)個系統中(zhong)，無論是在(zai)井場、集氣(qi)站、配氣👅站(zhan)，還是在使(shi)用者家庭(ting)都可見到(dao)用于不同(tong)目的的🔴各(ge)種流量測(ce)量儀表。其(qi)計量的準(zhun)确與否受(shou)到人們的(de)普遍重視(shi)，因此計量(liang)的精度是(shi)選擇任何(he)類型的流(liu)量計都✌️必(bi)須考慮的(de)重要指标(biao)。在實際應(ying)用中，影響(xiang)流量計計(ji)量精度的(de)因素很多(duo)。
2目前孔闆(pan)流量計計(ji)量中存在(zai)的問題
　　流(liu)量計量儀(yi)表品種多(duo)，計算模型(xing)五花八門(men)，如 标準孔(kong)闆流量計(ji) 、 渦街流量(liang)計 、 漩渦流(liu)量計 、 超聲(sheng)波流量計(ji) 等，除了标(biao)準孔闆流(liu)量計外，餘(yu)者皆缺乏(fa)必要的标(biao)準或規範(fan)支持。
　　孔闆(pan)流量計在(zai)20世紀初即(ji)使用于天(tian)然氣流量(liang)測量，經🌂過(guo)一個💯世✉️紀(ji)的漫長發(fa)展過程，它(ta)已成爲全(quan)世界最主(zhu)🥰要的天然(ran)🤞氣流量計(ji)😘。據估計，目(mu)前在國外(wai)它約占60%，而(er)在國内占(zhan)90%以上。美國(guo)AGA（美國燃氣(qi)協會）No.3報告(gao)(孔闆流量(liang)計計量天(tian)然氣💜及其(qi)它烴類流(liu)體)就是針(zhen)對天⛱️然氣(qi)計量的标(biao)準，從中可(ke)🈲知，孔闆流(liu)量計測量(liang)天然氣流(liu)量已經🐅進(jin)🏃🏻‍♂️行過非常(chang)深入細緻(zhi)的研究試(shi)驗，積🚶‍♀️累了(le)豐富的實(shi)踐🈲經驗，在(zai)量的基礎(chu)上産生了(le)質的飛🏒躍(yue)，其标志就(jiu)是标準化(hua)——用标準孔(kong)闆流量計(ji)，可以無須(xu)校準而确(que)定信号❗(差(cha)壓)與流量(liang)的關系，并(bing)估算☀️其測(ce)量誤差，目(mu)前在全部(bu)流量計中(zhong)它是唯一(yi)達到此标(biao)準的。
　　孔闆(pan)流量計的(de)主要特點(dian)爲結構易(yi)于複制、簡(jian)單牢固、性(xing)能穩💯定可(ke)靠、使用期(qi)限長、價格(ge)低等。整套(tao)流量✍️計由(you)節流裝置(zhi)、 差壓變送(song)器 和流量(liang)顯示儀(或(huo)流量計算(suan)機)組成。它(ta)們可以分(fen)别由不同(tong)廠家生産(chan)，易于形成(cheng)規模生産(chan)、經濟效益(yi)高，各部分(fen)組合非常(chang)靈活，即使(shi)目前推出(chu)的 一體化(hua)孔闆流量(liang)計 ，亦可分(fen)開生産，再(zai)靈活組裝(zhuang)。
　　在現場惡(e)劣工作條(tiao)件下，節流(liu)裝置與差(cha)壓變送器(qi)及其連接(jie)部分的引(yin)壓管線是(shi)使用維護(hu)的重點。《天(tian)然氣流量(liang)的标準孔(kong)闆計量方(fang)法》(SY/6143-1996)中指出(chu)，天然氣從(cong)地層中開(kai)采出來，雖(sui)經分離、除(chu)塵和過濾(lü)，因其所含(han)成份十分(fen)複雜，從單(dan)井計算、集(ji)氣計量到(dao)配氣計量(liang)⭕，氣體組分(fen)不同，所以(yi)節流裝置(zhi)在使用中(zhong)所受到的(de)❄️腐蝕亦各(ge)不相㊙️同。特(te)别對孔闆(pan)直角入口(kou)邊緣和測(ce)量管内壁(bi)的沖刷🌈、腐(fu)蝕尤爲嚴(yan)重，這将影(ying)響孔闆直(zhi)角入口邊(bian)緣弧半徑(jing)和測量管(guan)内壁的相(xiang)對粗糙度(du)🏃‍♂️，流出系數(shu)發生變化(hua)，流量測量(liang)不确定度(du)超出估計(ji)💁數。輸出信(xin)号爲模拟(ni)信号📞，重複(fu)性不高，對(dui)整套流量(liang)⛷️計的精度(du)影響因素(su)多且錯綜(zong)複雜，因此(ci)精度提高(gao)的難度很(hen)大。
2.1被測流(liu)體特性的(de)影響
　　由于(yu)天然氣本(ben)身的性質(zhi)，會随着外(wai)界環境溫(wen)度的變化(hua)而發🍓生💯複(fu)雜的變化(hua)，從而影響(xiang)流量計的(de)測量精度(du)。對于天然(ran)氣的測量(liang)🚶‍♀️，必須首先(xian)确定天然(ran)氣的工作(zuo)溫度和壓(ya)力，以免造(zao)成密度和(he)壓縮系數(shu)的過大變(bian)化。低密度(du)氣體對某(mou)些測量方(fang)法呈現困(kun)難，此🈚時就(jiu)要改變所(suo)選擇的測(ce)量方法，或(huo)者進行溫(wen)度和(或)壓(ya)力修正，以(yi)保證測量(liang)精度。在評(ping)估流量計(ji)的适🏃‍♂️應性(xing)時，還要掌(zhang)握氣體的(de)溫度—粘度(du)特性，雖然(ran)氣體的粘(zhan)度随溫度(du)和壓㊙️力變(bian)化較小，但(dan)是對流量(liang)計量的精(jing)度還是有(you)一定的影(ying)響。
　　在礦場(chang)計量或測(ce)量含有雜(za)質的天然(ran)氣時，雜質(zhi)會♈腐蝕儀(yi)♌表接觸件(jian)，使接觸表(biao)面結垢或(huo)析出結晶(jing)，減小活動(dong)部🚶件的間(jian)隙，從而✊改(gai)變流量計(ji)使用性能(neng)參數，降低(di)敏感元件(jian)的靈敏度(du)或⭐測量性(xing)能，影響計(ji)量精度。
　　對(dui)于油田濕(shi)氣(伴生氣(qi))，其中含有(you)大量飽和(he)水蒸氣，溫(wen)度降低時(shi)有水凝結(jie)；分離不淨(jing)的濕氣含(han)有油滴或(huo)油污，屬髒(zang)污介質；間(jian)斷計量，将(jiang)有油、水沉(chen)積在管線(xian)内。它們均(jun)屬于多組(zu)分流動，計(ji)量時應謹(jin)慎對待[1]。經(jing)驗表明，單(dan)相通用流(liu)量儀表用(yong)于多組分(fen)或多相流(liu)體，測量性(xing)👌能會改變(bian)(或大幅度(du)改變🛀🏻)。單相(xiang)流動的🔞氣(qi)體有時也(ye)會呈現雙(shuang)相，例如濕(shi)氣中水微(wei)粒随着天(tian)然氣流動(dong)，環境溫度(du)或天然氣(qi)壓力偏離(li)原定狀态(tai)，儀表就可(ke)能不适應(ying)。測量氣液(ye)雙相㊙️流時(shi)盡可能采(cai)用分離後(hou)分相測量(liang)，以保證最(zui)小測量不(bu)确定度♈，然(ran)而在有些(xie)場合這種(zhong)方🐆法并不(bu)切實可行(hang)或不符合(he)要求[2]。
2.2儀表(biao)性能的影(ying)響
　　孔闆流(liu)量計本身(shen)引起的誤(wu)差原因主(zhu)要有：孔闆(pan)入口直角(jiao)銳利度，管(guan)徑尺寸與(yu)計算不符(fu)，孔闆厚度(du)誤差，節流(liu)件附件産(chan)生台階、偏(pian)心，孔闆上(shang)遊端面平(ping)度，環室尺(chi)寸産生台(tai)階、偏心，取(qu)壓位置，焊(han)縫突出，取(qu)壓孔加工(gong)不規範或(huo)堵塞及節(jie)流件不同(tong)軸度等等(deng)。這💰些因素(su)都有可能(neng)影響孔闆(pan)的重複性(xing)🥵，重複性是(shi)由儀器本(ben)身原理與(yu)制造質量(liang)所決定，它(ta)在過程控(kong)制應用中(zhong)是重要的(de)指标。而精(jing)度除取決(jue)于重複性(xing)外，尚與量(liang)值标定系(xi)統有關。在(zai)實際應用(yong)中，儀表優(you)良的重複(fu)性被許多(duo)因素包括(kuo)流體粘度(du)、密度等變(bian)化所幹擾(rao)，都會影響(xiang)測量精度(du)。若儀表輸(shu)出特性是(shi)非🔴線性的(de)，則這種影(ying)響更爲突(tu)💞出。
　　流量儀(yi)表輸出主(zhu)要有線性(xing)和平方根(gen)非線性兩(liang)種。大部🔞分(fen)流量儀表(biao)的非線性(xing)誤差不列(lie)出單獨指(zhi)标，而包🈲含(han)在基本誤(wu)差🚩内。然而(er)對于寬流(liu)量範圍脈(mo)沖輸出用(yong)🈚作總量積(ji)算的儀表(biao)，線性度是(shi)一個重要(yao)指标，使有(you)可能在流(liu)量範圍内(nei)用同一個(ge)儀表常數(shu)，線性度差(cha)就要✍️降低(di)儀表精度(du)。
　　用于脈動(dong)流動場所(suo)，應注意儀(yi)表對流動(dong)階躍變化(hua)的🏃響應。有(you)些使用場(chang)所要求儀(yi)表輸出跟(gen)随流動變(bian)✔️化，而❗另一(yi)些爲✌️獲得(de)💔綜合平均(jun)值隻要求(qiu)有較慢響(xiang)應的輸出(chu)。瞬态響應(ying)(transientresponse)常🏃🏻以時間(jian)常數或響(xiang)應頻率表(biao)👌示，其值前(qian)者從幾毫(hao)秒到幾秒(miao)，後者在數(shu)百赫茲以(yi)下，配用顯(xian)示💛儀表可(ke)能相當大(da)地延長響(xiang)應時間。Redmedloc認(ren)爲儀表的(de)流量上升(sheng)和下降的(de)動态響應(ying)不對稱會(hui)急劇增加(jia)測量誤❌差(cha)[3]。
2.3流量計安(an)裝的影響(xiang)
　　管線布置(zhi)的偏離造(zao)成的安裝(zhuang)誤差是普(pu)遍性的，其(qi)主要原因(yin)是現場不(bu)能滿足直(zhi)管段要求(qiu)的長度。在(zai)🌈流量計安(an)裝時首先(xian)應考慮管(guan)道的布置(zhi)和天然氣(qi)的流動㊙️方(fang)向，有些雖(sui)然是能雙(shuang)向工作的(de)儀表，在安(an)裝時也要(yao)🔴考慮正向(xiang)和反向之(zhi)🈲間測量性(xing)🈲能是否存(cun)🚶在差異。
　　大(da)部分流量(liang)計儀表或(huo)多或少會(hui)受進口流(liu)動狀況的(de)💰影響，因而(er)必須保證(zheng)測量流體(ti)的良好流(liu)動狀況。輸(shu)送管道上(shang)安裝的定(ding)排量泵、往(wang)複式壓縮(suo)機、振蕩着(zhe)的閥或調(diao)節👅器等都(dou)是常見的(de)脈動源，上(shang)遊管道布(bu)置和阻流(liu)件會引起(qi)流動擾💋動(dong)，另外管道(dao)直徑和方(fang)向的急劇(ju)改變等不(bu)良布置，都(dou)會産生脈(mo)動，流量計(ji)來不及跟(gen)🔱随🛀🏻記錄脈(mo)動擾動，帶(dai)來測量誤(wu)差。因此應(ying)考慮在儀(yi)表前後管(guan)道安裝支(zhi)撐💛件。雖然(ran)脈動緩沖(chong)器可清除(chu)或減小🚶泵(beng)與壓縮機(ji)的影響，然(ran)而流量計(ji)還是應盡(jin)可能避開(kai)振動或振(zhen)動源爲好(hao)[3]。
　　流量計的(de)信号輸出(chu)顯示有流(liu)量(體積流(liu)量或質量(liang)流量🎯)、總㊙️量(liang)、平均流速(su)、點流速幾(ji)種，亦可分(fen)爲模拟量(liang)(電流或電(dian)壓)和脈沖(chong)量。目前大(da)部分儀表(biao)系統，在儀(yi)表上或其(qi)附近結合(he)着電子設(she)備。大功🚶‍♀️率(lü)電源不僅(jin)會使儀表(biao)輸出脈沖(chong)㊙️波動，還會(hui)影響儀表(biao)🈲工作性能(neng)，如 電磁流(liu)量計 的磁(ci)場被畸變(bian)，影響測量(liang)精度。因此(ci)電氣連接(jie)應有抗雜(za)散電平幹(gan)擾的能力(li)，并且信号(hao)電纜應盡(jin)可能遠離(li)電力🔞電纜(lan)和電力源(yuan)💋，将電磁幹(gan)擾和射頻(pin)幹擾降至(zhi)最低水平(ping)。
2.4環境條件(jian)方面的影(ying)響
　　因所使(shi)用環境條(tiao)件不同于(yu)預期的，使(shi)儀表的一(yi)些性能參(can)⛱️數和硬件(jian)方面也随(sui)之發生了(le)改變，從而(er)會改變流(liu)量計測量(liang)結果。例如(ru)：環境溫度(du)或介質溫(wen)度💃🏻的急劇(ju)變化引起(qi)濕度🚶‍♀️的變(bian)化，高濕度(du)會加速大(da)氣腐蝕和(he)電💔解腐蝕(shi)并✌️降低電(dian)氣♍絕緣，低(di)濕度則容(rong)易産生靜(jing)電。
　　儀表的(de)電子部件(jian)和某些儀(yi)表流量檢(jian)測部分易(yi)受⛹🏻‍♀️環✊境溫(wen)度💃🏻變化影(ying)響。例如，儀(yi)表尺寸變(bian)化，通過儀(yi)表殼體傳(chuan)熱🔆改變🏃流(liu)體密度🆚和(he)粘度等，影(ying)響到顯示(shi)儀表電子(zi)元件時，将(jiang)降低測量(liang)精度。
　　此外(wai)，影響孔闆(pan)流量計計(ji)量的因素(su)還有氣體(ti)流速造成(cheng)雷諾數😘範(fan)圍不符合(he)标準規定(ding)、管道粗糙(cao)度影響等(deng)。
3解決孔闆(pan)流量計計(ji)量問題的(de)途徑
3.1加強(qiang)管理，提高(gao)人員素質(zhi)
　　孔闆流量(liang)計易于偏(pian)離标準的(de)原因在于(yu)儀表本身(shen)的工作原(yuan)🔱理與結構(gou)特點，儀器(qi)自身誤差(cha)是制造時(shi)💰産生的，安(an)裝和使用(yong)誤差則是(shi)在安裝時(shi)或長期使(shi)♈用中由于(yu)流體介質(zhi)腐蝕、磨損(sun)、沾污等造(zao)成的。因此(ci)🚶‍♀️，應嚴格按(an)技術要求(qiu)安裝流量(liang)計量系統(tong)，消除安裝(zhuang)誤差。在使(shi)用🛀過程中(zhong)，操作人員(yuan)應做好系(xi)統的檢修(xiu)、維護、保養(yang)工作🙇‍♀️，延長(zhang)其使用壽(shou)命，減小計(ji)量誤差。同(tong)時，在實際(ji)應用中✉️應(ying)強化宣貫(guan)《天然✔️氣流(liu)量的标準(zhun)孔闆計量(liang)方法》(SY/6143-1996)的力(li)度。其中提(ti)到了減少(shao)誤差的方(fang)法。如附錄(lu)“節流裝置(zhi)在使用中(zhong)❤️出現部分(fen)偏離标準(zhun)規定的處(chu)理”中規定(ding)在實際應(ying)用中采取(qu)在流出系(xi)數中增加(jia)2個修正系(xi)數，即孔闆(pan)入口尖銳(rui)度修正系(xi)💔數和管壁(bi)粗糙修正(zheng)系數或者(zhe)采用可換(huan)孔闆節流(liu)裝置。因此(ci)🔆在天然氣(qi)計量的實(shi)際應用中(zhong)💰應深入研(yan)究，吃透《天(tian)然氣流量(liang)的标準孔(kong)闆計量方(fang)法》的精髓(sui)，嚴格按标(biao)準規定安(an)🥵裝、使用、處(chu)理數據，保(bao)證天然氣(qi)計量的準(zhun)确性。
3.2測量(liang)儀表的正(zheng)确選用
　　測(ce)量儀表應(ying)首選标準(zhun)節流裝置(zhi)，當流量變(bian)化範圍大(da)時要考慮(lü)用寬量程(cheng)智能差變(bian)，其它類型(xing)檢測儀☀️表(biao)在相應🏃🏻‍♂️的(de)計❓量天然(ran)氣的标準(zhun)出台前，應(ying)慎重選💁用(yong)，二次儀表(biao)的🌈計量模(mo)型應符合(he)SY/T6143-1996的要求計(ji)算FZ能輸🈚入(ru)組份，實時(shi)計算C值。
3.3加(jia)強技術培(pei)訓，借鑒國(guo)外經驗
　　引(yin)進、消化、吸(xi)收近幾年(nian)發展起來(lai)的天然氣(qi)計量新技(ji)術。從國外(wai)😘情況來看(kan)，在天然氣(qi)國際貿易(yi)中能量計(ji)量幾乎已(yi)全面取代(dai)傳統的體(ti)積計量，而(er)我國的天(tian)然氣計量(liang)領域中體(ti)💞積計量仍(reng)占統治地(di)位。爲了盡(jin)快與國際(ji)接軌，使用(yong)單位可以(yi)與各科🥰研(yan)究院所聯(lian)合攻關，開(kai)展天然氣(qi)能量計量(liang)的試驗工(gong)作，并在💋此(ci)基礎上完(wan)🔴成标準化(hua)。爲了加快(kuai)試驗進度(du)，建議引進(jin)國外先進(jin)的在線氣(qi)相⁉️色譜系(xi)統和流量(liang)計算機，在(zai)🔴消化引進(jin)技術的基(ji)礎上發展(zhan)适合我國(guo)國情的📞天(tian)然氣能🌐量(liang)計量系統(tong)💞。

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