摘要：孔闆流量(liàng)計 是一種廣泛使(shi)用的容積式流量(liang)計，本文簡要叙述(shù)了✔️孔闆🐕流量計的(de)工作原理,對孔闆(pǎn)流量計的計量誤(wu)差及原因進行了(le)分析并提出了相(xiang)應的措施，給⛱️工程(cheng)技術人員🐇提供一(yī)定的幫助。
0引言
　　孔(kǒng)闆流量計結構簡(jian)單，操作較方便，使(shǐ)用技術成熟，使🧡得(de)㊙️其📐在管🌐道計量中(zhong)得到廣泛應用，據(ju)統計，目前孔闆流(liú)量👄計是我國天然(rán)❤️氣管道計量用得(dé)最多的計量設備(bei)，占整個貿易計量(liang)的50%左右。爲🌈了規範(fan)孔闆流量計量，國(guo)家專門制定了GB2628和(he)SY/T6143計量标準，對計量(liang)系🤟統進行了說🔆明(ming)和要求，同時，也出(chu)台天然氣場站儀(yí)表配備指南，對🈲計(jì)量系統儀器儀表(biǎo)精度等級進行了(le)要求。但是由于孔(kǒng)闆流量計計量系(xì)統的結構特點🏒,決(jue)定了會産生兩種(zhong)誤差，一種是基本(ben)誤差，這是流量計(jì)本身所存在的誤(wù)差，第二種是附加(jia)誤差，是由于流量(liang)計在使💯用時偏離(li)了标準條件産生(shēng)的。由于人爲操作(zuò)的環節多，且天然(rán)氣這一物質的計(jì)量是一種連續的(de)、不可重複的計量(liàng)，若不加以适時監(jiān)控，所引起的計量(liàng)附加誤差相當大(da)，尤🌍其當天然氣作(zuò)爲商品進行貿易(yì)結算時，爲供需雙(shuang)方帶來不利影響(xiǎng),本文分析了産生(sheng)誤差的主要原因(yin)，并提出了✔️相應🔞的(de)整改措施。
1孔闆流(liú)量計的結構組成(cheng)及其測量原理
1.1結(jié)構組成
　　孔闆流量(liàng)測量系統一般由(yóu)節流裝置( 标準孔(kǒng)闆 )、 壓力變送器 、 差(chà)壓變送器 、 鉑熱電(dian)阻 及其流量積算(suan)儀組成。其中孔闆(pan)節流裝置包括孔(kong)闆、孔闆🤞夾持🙇🏻器和(he)上下遊直管段。其(qí)結構如圖1所示。

1爲(wèi)上遊側第二阻流(liu)件;2爲上遊側第一(yī)阻流件;3爲孔✌️闆和(he)孔闆🎯夾持器;4爲差(cha)壓訊号管路;5爲下(xià)遊側第一阻流件(jiàn)
1.2測量原理
　　天然氣(qì)經過孔闆後，在孔(kǒng)闆前後産生差壓(yā)，實驗結果證明，天(tian)然❤️氣的流量和差(cha)壓的平方根成正(zhèng)比，算出比例系🚶數(shù)也就測出了流量(liang)。
(1) 差壓式孔闆流量(liang)計 包括三部分:①現(xian)場取壓部分，包括(kuò)高級孔闆閥、前後(hòu)直管🚶段、導壓管;②溫(wen)度、壓力、組分補償(cháng)部分，包括現場用(yong) 溫度變送器 、壓力(lì)變送器、天然氣組(zǔ)分分析儀計量的(de)實時數據;③流量🌍計(ji)算部分，指專用流(liu)量計算機(或計算(suan)儀)所安裝的計量(liang)⁉️标準程序㊙️。(2)在實際(ji)應用過程中，當充(chong)滿管道的流體流(liu)經管道内🐪的節流(liu)件時，如圖2所示。

　　流(liu)線将在節流件處(chu)形成局部收縮，因(yin)而流速增加，靜壓(ya)🏃力🤩降低🏃🏻‍♂️，于是在節(jie)流件前後便産生(sheng)了壓差。流體流量(liang)愈大，産生的壓差(chà)愈大，這樣可依據(ju)壓差來衡量流量(liàng)的大小。這種計量(liang)方法是以流動連(lian)續性🤩方程(質量守(shǒu)恒定律)和伯努利(lì)方程(能量守恒定(dìng)律🧡)爲基礎的。壓差(chà)的大小不☁️僅與流(liu)量還與其他許多(duō)☔因素有關，例如💁當(dāng)節流裝置形式或(huo)管道内流體的物(wù)理性質(密度、粘度(dù))不同時，在同樣大(da)小的流量下👌産生(shēng)的壓差也是不同(tong)的。以伯努利方程(cheng)🔱式和流體流動的(de)連續性方程式爲(wei)依據🍉，天然氣流量(liang)計算公式爲：

　　根據(ju)氣體易壓縮、密度(du)差異大、受溫度影(yǐng)響特點，得出天然(rán)氣流量計量的實(shi)用公式是:

　　其中:Qn爲(wèi)标準狀态下氣體(tǐ)體積流量;Ah爲常數(shù),标況下爲0.008686;α0爲特定(dìng)流量系數;γre爲計量(liàng)管内壁流量修正(zheng)系數😍;bk爲孔闆入✔️口(kǒu)邊🧡緣銳利度修正(zhèng)系數;Fr爲雷諾數修(xiu)正系數;ε爲氣體膨(peng)脹系數💚;d爲孔闆在(zai)20℃下實測的開孔口(kou)徑;Fa爲孔闆熱膨脹(zhang)修正系數;Fg爲天然(ran)氣相🏃🏻‍♂️對密度修正(zheng)系數;Fz爲超壓縮系(xì)數;Ft爲😄流體流動溫(wēn)度修正系數;P1爲孔(kong)闆上遊側絕對壓(ya)力;hw爲氣體流過孔(kǒng)闆時的差壓。
2誤差(chà)因素分析及技術(shù)要求
2.1基本誤差
(1)由(yóu)計量裝置本身精(jīng)确度所決定的誤(wù)差。由于孔闆流量(liàng)計測得的流量是(shì)根據差壓信号間(jiān)接求得的。從公式(shi)可以看☎️出，影🐪響計(jì)量精确度的主要(yào)因素是🌐α、F、ε等值。必須(xu)保持α、F、ε均爲恒🔞定值(zhi),才能達到差壓和(hé)流量之間有恒定(ding)的對應關系。但在(zai)實際生産中，α、F、ε都與(yǔ)某些因素有關，特(te)别是流量👣系數α，它(tā)是一個影響因素(sù)複雜，變化範🔞圍大(da)的重要系數，如果(guǒ)在計量過程中不(bu)能保證α爲恒定值(zhí)，則計量誤差将會(hui)較大。
　　從資料和實(shí)驗證明，流量系數(shu)α值與取壓點位置(zhì)、孔闆的開📱孔截☀️面(mian)積和管道截面積(jī)比(m=d2/D2)、雷諾數、管壁粗(cu)糙度、孔闆♻️入口邊(bian)緣尖銳度有關。所(suǒ)以，标準孔闆的選(xuan)用應符合下列技(jì)術要求:
孔闆相對(duì)于開孔直徑d的軸(zhou)線中心對稱;
孔闆(pǎn)上遊端面A應于下(xia)遊端面B平行，并且(qiě)與開孔直徑d的軸(zhóu)👨‍❤️‍👨線垂直;
孔闆A面、B面(mian)應無可見的損傷(shāng);
孔闆開孔直徑d的(de)上遊測直角入口(kǒu)邊緣G應銳利,無毛(mao)刺和劃痕。
孔闆開(kāi)孔直徑d的内圓柱(zhu)表面長度e應符合(he):0.005D≤e≤0.02D;
孔闆的厚度應符(fu)合:e≤F≤0.005D;
孔闆下遊側出(chu)口邊緣H和孔闆開(kai)孔圓柱形下遊側(ce)出口邊緣I應無毛(máo)刺、劃痕和可見損(sǔn)傷;
　　标準孔闆在使(shǐ)用過程中,會由于(yú)天然氣的侵蝕而(er)産生㊙️變形❌,從而引(yin)起流量系數增大(dà)而産生計量誤差(chà)。因此孔闆的🤟材質(zhì)🐅也是保證孔闆工(gong)作可靠和計量準(zhǔn)确的一個因素。用(yòng)⛱️于天然氣計量的(de)孔闆采制☀️一般爲(wèi):Cr17、Cr18Ni9TiC以及其他耐🍓酸鋼(gāng)。
(2)變送器和流量顯(xiǎn)示儀表的精确度(dù)對整套流量計系(xì)統的精🐪确度也很(hen)重要。目前，變送器(qì)大多數采用的都(dōu)是4～20mA信🔞号，顯✔️示儀表(biao)采用數字信号，隻(zhī)要變送器♈現場安(an)裝和系統接地沒(mei)有問題，整個系統(tong)誤差不會受到影(yǐng)🏒響。
(3)流量積算部分(fen)之間的誤差，當溫(wēn)度、壓力、差壓、組分(fen)等數據傳到流量(liang)積算器後，積算器(qì)結合已經輸入的(de)節流裝置基💞本信(xin)息計算流量，積算(suàn)器所安裝的計量(liang)标準程序主要有(you)SY/T6143标準、AGA3标⛷️準、ISO5167标準🍓，在(zài)計量參數🎯一緻的(de)情況下，通過幾個(gè)标準換算出的🌂中(zhong)間參數和最終的(de)計量結果不超♋過(guo)萬分之一。
2.2附加誤(wu)差
　　如果孔闆流量(liàng)計的制造、選型都(dōu)嚴格按照标準執(zhí)✏️行，而在✏️安裝和使(shi)用過程中，沒有嚴(yán)格遵守技術要求(qiú)執行，就😍會造成誤(wu)差，這種誤差的大(da)小是無法估計的(de)。但🏃🏻是通過對造成(chéng)誤差因素的分🏃‍♂️析(xī)，可以将誤🐆差降低(di)。
孔闆計量系統安(ān)裝使用時，必須符(fu)合下列技術要求(qiú):
(1)孔闆安裝時，他的(de)開孔中心和管道(dào)中心軸線同心，而(er)且它的端面與管(guǎn)道軸線垂直。
(2)孔闆(pǎn)上下遊側取壓孔(kǒng)軸線符合距孔闆(pan)上下遊端面的㊙️距(ju)離爲25.4±0.8mm的要求(目前(qián)國内絕大部分取(qu)壓方式采用法蘭(lán)取壓)。
(3)取壓孔的軸(zhóu)線應與孔闆上下(xia)遊側2D計量管長度(dù)的㊙️内圓柱的軸🏃‍♂️線(xiàn)垂直，取壓孔的軸(zhou)線與孔闆兩端面(mian)向外傾斜角的🤞夾(jiá)角不大于3度。取壓(yā)孔直徑不應大✌️于(yú)0.08D。
(4)孔闆安裝需要前(qián)後直管段，直管段(duàn)的長度必須滿足(zu)标準要求，必要時(shi)安裝整流器。
(5)導壓(ya)管應采用耐腐蝕(shí)材料，其内徑不小(xiǎo)于6mm，長度最好☂️在16mm以(yǐ)内，導壓管應垂直(zhi)或傾斜敷設，起傾(qing)斜度不小于1:12。
(6)計量(liang)氣體溫度的溫度(dù)計最好安裝在孔(kǒng)闆下遊側直管段(duàn)☁️以外的地方，計算(suan)氣量時應将此時(shí)所測的氣流溫度(dù)換算成孔闆上🙇🏻遊(yóu)側的氣流溫度，如(rú)果溫度計安裝在(zai)孔🌈闆上遊側，則溫(wen)度計套管與孔闆(pǎn)之間的直管段長(zhǎng)度L應🌂滿足下列規(guī)定:當溫度計套管(guan)直徑不大于0.03D時(D爲(wèi)計量管内徑)，L≥5D;當溫(wēn)度計套管直徑在(zài)0.03D至0.13D範圍内時(D爲計(ji)量管内徑🏃‍♀️)，L≥20D。
2.3其他方(fang)面的差
（1）儀器本身(shen)産生的誤差
　　孔闆(pan)入口直角銳利度(dù)超出标準規定；管(guǎn)徑尺寸與🍉計算不(bu)💚符；孔闆厚度誤差(chà)；節流件附件産生(sheng)台階、偏心；孔闆上(shang)遊端面不平整度(du)；環室尺寸産生台(tái)階、偏心；取壓位置(zhì)不符合标準；焊接(jie)、焊縫突出；取壓孔(kǒng)加🌍工不規範或堵(dǔ)塞；節流件不同軸(zhou)度。
（2）安裝誤差
　　管線(xiàn)布置的偏離及取(qu)壓管産生積液，溫(wen)度傳感器測溫元(yuan)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼件距離裝置較遠(yuan)，其主要原因是裝(zhuang)置前後直管段長(zhang)度不能滿足标準(zhun)要求。
（3）使用誤差
　　孔(kǒng)闆彎曲、變形及上(shàng)遊端面沉積髒物(wù)；上遊取壓管沉🈲積(ji)🥵髒💋物；孔闆入口直(zhi)角邊緣變鈍、破損(sun)。
3解決天然氣孔闆(pǎn)計量問題的途徑(jìng)
3.1依據标準,加強儀(yi)表的安裝、使用、維(wei)護等管理,消除人(ren)爲誤差💘
　　孔闆流量(liang)計易于偏離标準(zhun)的原因，在于儀表(biao)本身的工♋作原理(lǐ)與結構特點，儀器(qì)自身誤差是制造(zào)時産生💃的，安裝和(he)使用誤差則是在(zài)安裝時或長期使(shǐ)用中由于流體介(jiè)質腐蝕和磨損等(děng)：天🌈然氣計量中💯的(de)存在問題及解決(jue)🌐方法腐蝕、磨損、沾(zhān)污等造成的。因此(ci)，應嚴格🌍按技術要(yào)求🏃‍♀️安裝流量計量(liàng)系統，消除安裝誤(wu)差。在使🚶用過程中(zhōng)，操作人員應做好(hǎo)系統的檢修、維護(hu)、保養工作，延長其(qi)使用壽命，減小計(jì)量誤🌂差。同時，在實(shí)際應用🔞中應強化(huà)宣貫徹SY/T6143-2004标準力度(dù)，标準在附錄⛹🏻‍♀️《節流(liu)裝置在使用中出(chū)現部分偏離🤞标準(zhun)規定的處理》中規(guī)定，在實際應用中(zhōng)采取在流出系🐅數(shu)C中增加二個修正(zhèng)系數，即孔闆入口(kou)尖銳度修正🈲系數(shu)和管壁粗糙修正(zheng)系數，或者😄采用可(ke)換孔闆節流裝置(zhì)。因🌈此在天然氣計(ji)量的實際應用中(zhong)應深入研究，正确(què)掌握🐕标準内容，嚴(yán)格按标🧑🏾‍🤝‍🧑🏼準規定安(an)裝、使用、處理數據(jù)，确保天然氣流量(liang)⭕計量的準确度滿(man)足🐆生産經營要👣求(qiu)。
3.2正确選用配套的(de)儀表
(1)測量天然氣(qì)流量的标準孔闆(pan)節流裝置的制作(zuò)應符合🌈标準😘要求(qiu)，配套的壓力、差壓(ya)及Pt100鉑熱電阻的型(xing)号、準确度和量程(cheng)應與現場工況條(tiao)件相匹配，尤其是(shi)流量積算儀或計(ji)算機系統配套軟(ruǎn)件及計量模型，應(yīng)等同采用SY/T6143-2004标準的(de)計算公式，或近AGAReportNo.3最(zui)新版本。
(2)孔闆流量(liàng)計測量範圍(量程(cheng)比)較窄，一般爲3∶1或(huo)4∶1，但可🌈以在孔徑比(bǐ)0:1≤β≤0:75範圍内通過調整(zheng)标準孔闆的内徑(jing)來👄擴大量程。但要(yao)選擇較寬量程比(bi)的壓力和差壓變(bian)送器，智☎️能積算系(xì)統能輸入組☁️份實(shi)時計算C值。
(3)現場安(ān)裝條件要求高，往(wang)往無法滿足天然(rán)氣管網輸配👣氣計(ji)量寬量程的需要(yào)。孔闆銳角邊的磨(mó)損、結垢等因素均(jun1)會影響計量精度(du)。需要經常檢查、清(qing)洗孔闆。用于貿易(yì)交接計量的測✔️量(liàng)天然氣流量和标(biāo)準孔闆、壓㊙️力和差(chà)壓變送器、溫度變(bian)送器😘和氣相色🤟譜(pǔ)儀等配套🔞器具,需(xu)按期檢定。
3.3引用國(guó)外先進技術，加快(kuài)新型流量計的開(kai)發
　　天然氣是21世紀(ji)日益重要的一次(cì)性能源，在天然氣(qì)國際貿易中，能量(liàng)計量幾乎已全面(mian)取代傳統的體積(ji)計量，而我國目前(qián)仍采用天然氣體(ti)積計量方式。爲了(le)盡快與國際接軌(guǐ)，引進、消化、吸收近(jìn)幾年發展♌起來的(de)天💚然氣計量新技(ji)術成爲當務之急(jí)，使用單位可以與(yu)各科研究院所♋聯(lian)合攻關，開展天然(rán)氣能量計量的試(shi)驗♉工作，并在此基(jī)礎上加快技術裝(zhuāng)備🌐、計量儀表和計(ji)算方法的👣标準化(huà)建設步伐。爲了加(jiā)快試驗開發的進(jin)度✔️，建議引進國外(wài)先🈲進的在線氣相(xiàng)色譜系統和流量(liàng)計算機，在消化引(yin)進技術的基📐礎上(shàng)發展适合我國國(guó)情🙇‍♀️的天然氣能量(liang)計量系統。
4結論
　　影(yǐng)響孔闆流量計的(de)計量誤差因素很(hěn)多，如天然氣👉的組(zǔ)分影響、管道粗糙(cao)的影響、上下遊用(yong)戶計量方式不同(tong)等等。因此，不僅要(yào)解決上述的幾個(ge)問題，而且還要改(gǎi)進工藝流程，加強(qiáng)計量監督檢查，提(ti)升計量人員的業(yè)務水平，熟悉計量(liang)法律法規及計量(liang)交接協議的規定(dìng)。隻有這樣，才能消(xiāo)除流量計的計量(liàng)附加誤差，提高🈲标(biao)準孔闆流量計的(de)計量準确性。

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