摘要(yao):文章論述(shù)了智能孔(kǒng)闆流量計(jì) 在天然氣(qi)測量中的(de)應用情況(kuàng),分析了傳(chuan)統孔闆流(liú)🥰量計的原(yuan)理及在石(shí)油天然氣(qi)鑽采工程(chéng)領域應用(yong)的優缺點(dian),闡述了新(xin)型一體化(hua)智能孔闆(pǎn)流量計的(de)特點及對(duì)未來發展(zhǎn)前🥵景的展(zhǎn)望。
　　在20世紀(jì)初, 孔闆流(liú)量計 應用(yong)于天然氣(qì)流量測量(liang),經過一個(ge)世紀的發(fā)展,它已成(chéng)🔞爲全🆚世界(jie)最主要的(de)天然氣流(liú)量計[1]。近年(nian)來,盡管出(chu)現了許多(duō)新型天然(rán)氣測量流(liu)量計,如,超(chao)聲流量計(ji)、氣體渦輪(lún)♉流量計等(deng)。但由于孔(kong)闆流量計(ji)測量技術(shu)曆史悠久(jiu)、應用範圍(wéi)廣、結構簡(jiǎn)單、使用壽(shòu)命長💋及價(jia)格低等特(tè)點,且标 準(zhun)型孔闆流(liu)量計 可以(yǐ)無須校準(zhun)而确定信(xìn)号(差壓)與(yu)流量的關(guan)系,并🐪估算(suàn)其🌏測量誤(wù)差等特點(dian),在流量計(jì)中是惟一(yī)的。正是由(yóu)于上🏃🏻‍♂️述原(yuán)因,在今後(hou)✊相當長一(yī)個時期内(nei),由于🏃🏻種種(zhong)因素的制(zhì)約,特别是(shi)标定不能(neng)獲得妥善(shan)解決之前(qián),孔闆流量(liàng)計仍是天(tiān)然氣計量(liàng)的主要儀(yi)表。
1　孔闆流(liu)量計的測(cè)量原理
　　孔(kong)闆流量計(ji)是根據安(an)裝在管道(dào)中孔闆産(chan)生的差壓(yā)☎️、已🏒知流體(tǐ)條件和孔(kǒng)闆與管道(dào)的幾何尺(chǐ)寸來測量(liàng)流量。它由(you)孔闆、 差壓(ya)變送器 和(he)流量顯示(shi)儀組成。如(rú)圖1,當流體(ti)流經設置(zhi)在管道中(zhōng)的節流件(jian)(孔闆)時,流(liu)束将在節(jiē)流件處形(xíng)成局部收(shou)縮❓。此時流(liú)速🏃增大,靜(jing)差壓降低(dī),在孔闆前(qián)後産生差(cha)壓,流量愈(yu)大,差壓愈(yù)大,因而可(kě)根據差壓(ya)來衡量流(liu)量的大小(xiǎo)。這種測量(liàng)方法是以(yi)流動連🛀續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定(ding)律)和伯努(nǔ)利方程(能(neng)量守恒定(dìng)律)爲基礎(chǔ),流量爲[2]。
qm= C(1-β 4)- 1/2επ/[4d2(2Δpρ1)1/2],
　　式(shi)中,qm爲質量(liàng)流量,kg/s;C爲流(liu)出系數m3/s;ε爲(wèi)可膨脹形(xing)系數;β爲直(zhí)徑比🍓,β= d/ D; d爲工(gōng)作條件下(xia)節流件孔(kong)徑,m;D爲工作(zuò)條件下上(shàng)遊管道内(nèi)徑🌈,m;Δp爲差壓(ya),Pa,Δp= p1- p2;ρ1爲上遊流(liu)體密度,kg/m3。

2　新(xīn)型孔闆流(liu)量計的特(te)點
　　由孔闆(pan)流量計的(de)測量原理(li)可知,流量(liang)與差壓爲(wei)平方🏃根關(guan)系,如果壓(ya)差降低到(dào)原差壓的(de)1/9,則流量将(jiang)減小到🔞原(yuan)流量的1/3,這(zhè)樣,對于一(yī)個差壓上(shang)限固定的(de)差壓變送(sòng)器來說,其(qí)測量精度(du)是下降了(le),這就是傳(chuan)統孔闆流(liu)量計的量(liang)程比最大(da)爲4∶1的原因(yin)。在石油天(tian)然氣鑽采(cǎi)工程領域(yu),天然氣♻️的(de)流量,物性(xing)⛷️參數等會(hui)随🐪年份不(bu)同,工況🐕條(tiáo)件不同有(yǒu)很大差異(yi),采用傳統(tong)孔闆流量(liàng)計測量存(cún)在測量🔴範(fan)圍窄,測量(liàng)精度低,需(xū)在☀️工況變(bian)化時,更換(huan)不同的孔(kǒng)闆元件等(deng)缺點。近年(nian)來,随着微(wēi)電子技術(shu),計算機技(ji)術,新材料(liào),新工藝的(de)迅☔速發展(zhǎn),差壓變送(sòng)器和流量(liang)計已大大(da)提高其性(xing)能及可靠(kao)性,儀表廠(chǎng)家相繼開(kāi)💞發了一些(xie)寬幅 一體(tǐ)化智能孔(kong)闆流量計(jì) ,對原有的(de)孔闆流量(liàng)計做了很(hen)大改進。
a)　流(liu)量測量範(fàn)圍擴展方(fang)式改進　在(zài)石油天然(ran)氣測量‼️中(zhong),對流量💃變(biàn)化大的場(chang)合,傳統做(zuo)法是同時(shí)配備多塊(kuai)β值不同的(de)孔闆或并(bìng)列幾台流(liú)量計。新型(xíng)智能孔闆(pǎn)流量計,如(rú),日本SONIC公司(si)開發的孔(kong)闆流♈量計(jì),其流量比(bi)的範圍可(kě)在流量計(jì)算機上進(jìn)行選擇。流(liu)量計算機(ji)上除設有(you)正常流量(liàng)比外,還設(shè)有2個擴展(zhan)功能(如⛱️圖(tú)2),一是爲了(le)👈計量小流(liú)量,可将計(jì)量範圍擴(kuo)大到最大(da)可測流量(liàng)的1/40,這種功(gōng)能💁是在流(liú)量計算機(jī)上采用💜擴(kuò)展差壓分(fèn)解功能👨‍❤️‍👨系(xi)統,不用更(gèng)換孔闆和(hé)差壓變送(sòng)器就可完(wán)成;另一個(ge)擴展功能(neng)就是大流(liú)量側計量(liang)範圍的擴(kuò)張,這是将(jiang)差壓擴大(da),從而使大(da)流量側的(de)計量範圍(wei)🔱加以擴大(da)的一📐種系(xì)統。另外還(hái)有超寬🙇‍♀️幅(fú)範圍方式(shi),量程比最(zui)大可達1∶180,采(cǎi)用2台差壓(ya)變送器,各(ge)自負擔着(zhe)小流量範(fan)圍和大流(liú)量範圍的(de)測量,各自(zì)獨立發信(xin)号📧,流量計(jì)算機則把(bǎ)這🌈些信号(hào)分成🚶‍♀️不同(tong)領域進行(hang)變換選擇(zé),并在各領(lǐng)域進🌈行演(yan)算,從而使(shǐ)超寬幅範(fàn)圍在測量(liang)上也能保(bao)證較高的(de)精度。雖然(rán)多投入了(le)1台差壓變(biàn)送器,但💃🏻是(shì)與并列2台(tai)流量計⛱️的(de)設備費用(yong)相比,既🤩提(ti)高了經濟(jì)效益,又節(jiē)省了來回(huí)切換的麻(ma)煩;與采用(yong)多塊孔闆(pan)的方法💘相(xiàng)比,避免了(le)孔闆更換(huan),降低了生(sheng)産操作難(nan)度。
b)　孔闆元(yuan)件與二次(cì)儀表(差壓(yā)變送器及(ji)流量積算(suàn)儀)一體化(hua)　傳統🌈孔闆(pan)流量計在(zai)應用中,孔(kǒng)闆與二次(ci)儀表分🥵開(kāi),把✨差壓信(xìn)号送到中(zhōng)控進行流(liú)量計算,在(zài)流量變化(hua)較大的♋場(chang)合,還需配(pei)備多塊孔(kǒng)闆,一體化(hua)流🔆量計完(wan)全解決了(le)這一不便(biàn),使孔闆和(he)二次儀表(biao)成🍉爲一體(tǐ),省去♌了引(yin)壓管線⛹🏻‍♀️,減(jiǎn)少了故障(zhàng)率,改善了(le)動态特性(xìng),方便了☁️安(an)裝使用[2],且(qiě)體積小,節(jie)約成本,無(wu)需現場更(geng)換孔闆,隻(zhi)需設定㊙️量(liàng)程比即可(kě),操作方便(bian),受到用戶(hu)的歡迎。

c)　自(zì)動溫壓補(bu)償功能　孔(kong)闆流量計(jì)的總精度(du)爲± 0.8%～ 5.0%[3],對孔✂️闆(pan)流量計🤞來(lái)說,密度是(shi)影響流量(liang)計特性的(de)最主要參(can)數,而密度(dù)又是溫度(du)、壓力的函(han)數,現場壓(yā)力溫度波(bō)動是不可(ke)避免的,由(you)此引起♋的(de)物性參數(shu)的變動是(shì)使用時産(chǎn)生附加🙇‍♀️誤(wu)差的主要(yào)原因之⛱️一(yi),在高精🔆度(du)測量時應(yīng)♋特别注意(yi)。由于天然(rán)氣是可壓(yā)縮流體♉,受(shou)溫度、壓力(lì)的影響較(jiào)大,爲了保(bǎo)證精确度(dù),常常采用(yòng)溫壓補償(cháng)。新型孔闆(pan)流量計可(ke)将👨‍❤️‍👨壓力和(he)溫度信号(hào)💜直接送入(ru)現場流🌍量(liang)計算機,對(duì)流量進行(háng)壓力和☎️溫(wēn)度變化時(shí)的自動補(bu)償運算,并(bing)将精确的(de)流量值🔱送(sòng)到中控。但(dàn)須注意的(de)是,零誤差(chà)的儀表是(shì)沒有的♻️,若(ruo)補償方法(fa)🔞不當,有累(lei)積這💚些儀(yí)表誤差的(de)可能,增加(jia)了📧故障因(yīn)素,所以,進(jin)行🔞補償時(shí)須慎重考(kao)慮。另外,在(zai)某些場🌐合(he),當流體組(zu)分發生變(biàn)化時,就不(bú)能采用壓(yā)力、溫度補(bu)償,而應采(cǎi)用密度補(bu)償☔[2]。
3　發展前(qián)景
　　随着科(kē)學技術的(de)不斷發展(zhan),與傳統孔(kong)闆流量計(jì)相比,當今(jīn)智能🐕孔闆(pǎn)流量計發(fā)展趨勢是(shi)一體化、高(gāo)精度、寬量(liang)比的新型(xing)流量計,并(bing)擁有補償(chang)功能完善(shan)的流量計(jì)算機,具有(you)強大🌂的功(gong)能軟件,同(tóng)時設有RS485标(biāo)準⛹🏻‍♀️計算機(ji)通信接口(kou),可🙇‍♀️與DCS連接(jie)通🤞信,對維(wei)護檢修提(ti)供✔️了方便(biàn),在工業生(shēng)産過程🌏中(zhong)方便實用(yong)。同時,由于(yú)新穎的差(chà)壓變送器(qi)可同時測(ce)量差壓、靜(jing)壓和溫度(dù),并經計算(suan)單🔞元作氣(qi)體壓力、溫(wēn)度修正或(huò)測氣體質(zhi)量流量,減(jian)少了獨立(li)的傳感器(qi)數量,簡化(hua)管線工程(cheng),降低安裝(zhuang)費用;減少(shǎo)管線開孔(kǒng),降低潛在(zài)洩露點[4],提(ti)高整體可(kě)靠性,這些(xie)🙇‍♀️都爲智能(néng)孔闆流量(liàng)計更好地(dì)應用提供(gòng)了可靠的(de)技術保證(zheng)。

以上内容(róng)來源于網(wang)絡，如有侵(qīn)權請聯系(xi)即删除!