摘要.标準(zhun)孔闆流量計 是(shì)一種非常成熟(shu)的流量計，在多(duo)年的試驗和使(shi)用過程中積累(lèi)了大量的數據(jù)和經驗，以其耐(nai)高壓，安裝使✌️用(yòng)維護方便等⚽諸(zhu)多優點在我國(guo)天然氣計量中(zhōng)占有主導地位(wèi)。孔闆流量計的(de)在應💰用中誤差(cha)來💘源加以識别(bie)，分析了誤差産(chan)生原因，并針對(duì)現場實際情況(kuàng)，提出了控制措(cuò)施。
　　 天然氣流量(liang)計 量已經成爲(wei)天然氣工業生(shēng)産發展的重要(yao)組成部分，天然(rán)氣流量計量儀(yí)表品種很多，其(qi)中孔闆流量計(jì)自🏃🏻‍♂️20世紀70年代引(yǐn)入我國使用，逐(zhu)步在天然氣流(liu)量計量中獲得(dé)了廣泛應用，到(dao)目🏃前爲止🌈，孔闆(pǎn)流量計在我國(guó)天然氣計量中(zhong)仍然占有主導(dǎo)地位。标準孔闆(pǎn)流量計最主要(yao)的優點是耐高(gao)壓，安🏃‍♀️裝使用維(wéi)護方便，對介質(zhi)潔淨程度的要(yào)求♍也不高，可與(yǔ)電子儀表和機(jī)械儀表單獨配(pei)套，在多年的試(shi)驗和使用過🧑🏽‍🤝‍🧑🏻程(chéng)中積累了大量(liàng)的✌️數據和經驗(yan)，是一種非常成(chéng)熟的流量計。但(dàn)是，由于組♋成測(ce)量系統的組成(chéng)環節較多，影響(xiang)孔闆計量精度(dù)的因素很多，現(xian)就孔闆流量計(ji)的誤差來🧑🏾‍🤝‍🧑🏼源加(jiā)以分析，并針對(dui)誤差來源，在實(shi)際應用中采取(qǔ)相應措施，以提(ti)高計量精度。
1孔(kong)闆流量計的組(zǔ)成和原理
1.1孔闆(pan)流量計的組成(chéng)
　　标準孔闆流量(liang)計由截流裝置(zhì)，信号引線和二(er)次儀💜表🌐系統🧑🏾‍🤝‍🧑🏼組(zǔ)❓成。其中節流裝(zhuāng)置是使管道中(zhong)流體産生靜壓(yā)力差的裝置，主(zhǔ)要由标準孔闆(pan)，取壓裝置和上(shàng)💚下遊直管段組(zu)成。
1.2基本原理
　　充(chōng)滿管道的流體(tǐ)，當它流經管道(dào)内的節流件時(shí)，如❄️圖所🍓示🏃‍♂️，流😘速(sù)将在節流件處(chu)形成局部收縮(suō)，因而流速增✏️加(jiā)，靜壓力⭐降低，于(yú)是在節流件前(qián)後便産生了♌壓(ya)差。流體流量愈(yu)大，産生的壓差(cha)愈大，這樣依據(jù)壓🔞差來衡量流(liú)量的大小。如圖(tu)1所示。

2孔闆流量(liàng)計的計算方法(fǎ)和參數變量分(fèn)析
　　這種測量方(fāng)法是以流動連(lián)續性方程（質量(liang)守恒定律）和伯(bó)努👉利🛀🏻方程（能量(liang)守恒定律）爲基(ji)礎的。
2.1流量計算(suàn)公式
　　根據《天然(rán)氣流量的标準(zhun)孔闆計量方法(fǎ)》（SY/6143-2004）給出的天🌈然🚶‍♀️氣(qì)在标準參比條(tiáo)件下的體積流(liu)量計算實用公(gong)式：

式中：Qvn爲天然(rán)氣在标準參比(bi)條件下的體積(jī)流量；
Avn爲體積流(liú)量計算系數；
C爲(wei)流出系數；
E爲漸(jiàn)進速度系數；
d爲(wei)孔闆開孔直徑(jing)；
FG爲相對密度系(xì)數；
ε爲可膨脹系(xì)數；
FT爲超壓縮系(xì)數；
FZ爲流動溫度(du)系數；
P1爲孔闆上(shàng)遊側取壓孔氣(qì)流絕對靜壓；
△P爲(wei)氣流流經孔闆(pan)時産生的差壓(yā)。
2.2由參數的确定(dìng)分析流量測量(liàng)的誤差源
1）Avn确定(ding)方法：視采用的(de)計量單位而定(dìng)
秒體積流量（m3/s）Avn：=3.1795×10-6；
小(xiǎo)時體積流量（m3/h）Avn：=0.011446；
日(ri)體積流量（m3/d）Avn：=0.27471。
2）C确定(dìng)方法：裏德-哈利(li)斯/加拉赫（Reader-Harris/Gallagher）公式(shi)
C=0.5961+0.0261β2-0.216β8+0.000521（106β/ReD）0.7+（0.0188+0.0063A）β3.5（106/ReD）0.3+（0.043+0.080e-10L1-0.123e-7L1）（1-0.11A）β4/（1-β4）-0.031（M'2-1.120.8M'）β1.3在D＜71.12mm情況下，上述(shu)公式應加上下(xia)列數項+0.011（0.75-β）（2.8-D/25.4）（D:mm）
式中：β=d/D——直(zhi)徑比；
ReD與D有關的(de)雷諾數；
A=（19000β/ReD）0.8
M'2=2L'2/（1-β）
L1=l1/D——孔闆上(shang)遊端面到上遊(you)取壓口的距離(lí)除以管道直徑(jìng)的商；
L'2=l'2/D——孔闆下遊(yóu)端面到下遊取(qǔ)壓口的距離除(chu)以管道直徑🌈的(de)💃商（符号L'2表示自(zì)孔闆下遊端面(miàn)爲起始位置的(de)♈有關✏️下遊間距(jù)，而L2表示自孔闆(pǎn)上遊端面爲起(qǐ)始位👄置的有關(guan)下遊間距）；
D——mm；
對于(yú)角接取壓法　　L1=L'2=0;
對(duì)于D和D/2取壓法　　L1=1，L2=0.47；
對(duì)于法蘭取壓法(fa)　　L1=L'2=25.4/D
3）ε的确定方法
ε=1-（0.351+0.256β4+0.93β8）[1-（P2/P1）κ]
（1）涉(she)及到的中間變(bian)量
κ爲等熵指數(shu)，等熵指數是壓(ya)力和溫度的函(han)數，必要時采用(yong)κ=1.3
P2爲孔闆下遊側(cè)絕對靜壓P2=P1-△P。
（2）涉及(ji)到的獨立變量(liang)
P1爲孔闆上遊側(ce)絕對靜壓；
△P爲差(cha)壓，計量儀表的(de)實測值。
4）d的确定(ding)方法
d=d20[1+λd（t1-t20）]
（1）涉及到的(de)中間變量
λd孔闆(pǎn)材料在20℃~t1範圍内(nei)的線膨脹系數(shu)，根據孔闆材料(liao)爲确定值
（2）涉及(ji)到的獨立變量(liàng)
d20爲孔闆開孔在(zài)20℃下的實測值t1爲(wei)天然氣流過節(jie)流裝置時🏃‍♀️的實(shi)測氣流溫度。
5）E确(que)定方法

（1）涉及到(dào)的中間變量
β=d/D
（2）涉(shè)及到的獨立變(bian)量
d20爲孔闆開孔(kong)在20℃下的實測值(zhi)；
D20爲管道在20℃下的(de)實測值。
6）FG的确定(dìng)方法

（1）涉及到的(de)中間變量
Gr——氣體(ti)的真實相對密(mi)度；
（2）涉及到的獨(du)立變量
天然氣(qi)的摩爾組分值(zhí)
7）FT的确定方法

（1）涉(she)及到的中間變(bian)量
T1=t1+273.15
（2）涉及到的獨(du)立變量
t1-_氣體的(de)實際測量溫度(du)
8）FZ的确定方法

式(shì)中：
Zn爲然氣在标(biao)準狀态下的壓(ya)縮因子，
Z1爲然氣(qi)在工作狀态下(xia)的壓縮因子
涉(shè)及到的中間變(biàn)量：
　　Zn、Z1這兩個變量(liàng)都可以通過計(jì)算和測量兩種(zhong)方法來😄确定，可(kě)以遵照标準GB/T17747.2天(tian)然氣在工作狀(zhuang)态下的壓縮因(yīn)子《天然氣壓縮(suo)因子的☁️計算用(yòng)摩爾組成進行(háng)計算》和标準GB/T17747.3《天(tian)然氣壓縮因子(zǐ)的計算用物性(xìng)值計算》來計算(suàn)。壓💰縮因子和密(mi)度互爲函數關(guān)系，一般隻需測(cè)定一個。
　　由以上(shang)參數的确定方(fāng)法可以看出，在(zai)參與計算的參(cān)數中，有些是無(wu)法實測的，稱爲(wèi)統計量，例如流(liu)出系數C，可膨脹(zhàng)性系數ε，其他的(de)參數都可以通(tōng)過測量單獨變(biàn)量計算得出，這(zhe)些單獨變量包(bao)括測量管内徑(jing)d20，孔闆開🥵孔直徑(jìng)D20，差壓△P，天然氣流(liu)動的熱力學溫(wēn)度t1，天然氣流動(dòng)時上遊測的壓(ya)力P1，相對密度，天(tian)然氣壓☔縮因子(zi)。針對這些參數(shù)和變量的性質(zhì)，分析其誤差産(chǎn)生的原因，在實(shi)🈚際應用中，采取(qu)相應的措施，使(shi)天然氣計量誤(wu)差得以降低。
3天(tiān)然氣計量誤差(cha)産生的原因分(fen)析
3.1統計量的誤(wù)差分析
1）流出系(xì)數C
　　對于流出系(xi)數C的研究，人們(men)一直沒有停止(zhǐ)過，通過豐❓富和(hé)充📱分的試驗數(shù)據，人們對影響(xiǎng)流出系數的因(yīn)素有了⭕許多的(de)認識，影響流出(chu)系數偏離的原(yuán)因[2]：
（1）儀器本身産(chǎn)生的誤差
①孔闆(pan)入口直角銳利(li)度超出标準規(gui)定；②管徑尺寸與(yu)計算不符；③孔闆(pǎn)厚度誤差；④節流(liu)件附件産生台(tái)階、偏心；⑤孔闆上(shang)遊端面平🌂度；⑥環(huan)室尺寸産生台(tái)階、偏心；⑦取壓位(wei)置；⑧焊接、焊縫突(tu)出🔴；⑨取壓孔🤟加工(gōng)不☎️規範或堵塞(sāi)；⑩節流件不同軸(zhou)度。
（2）安裝誤差
　　管(guan)線布置的偏離(lí)，管線布置的偏(pian)離造成的安裝(zhuāng)誤差♻️是普🤟遍性(xìng)🔴的，其産生的主(zhǔ)要原因是現場(chang)不能滿足直管(guǎn)段要求的長🈲度(dù)。
（3）使用誤差
①孔闆(pan)彎曲(變形)；②上遊(yóu)測量管沉積髒(zang)物；③上遊端面沉(chen)積😍髒物；④孔❓闆入(rù)口直角邊緣變(biàn)鈍、破損；⑤雷諾數(shu)範圍不符合标(biao)⭕準規定；⑥管道粗(cu)糙度影響（管道(dào)粗糙度增加、管(guan)道✔️粗糙度變化(huà)）。
2）可膨脹性系數(shù)ε
　　可膨脹性系數(shù)ε是對流體通過(guo)節流件時密度(dù)發生🔴變化而引(yin)💯起的流出系數(shu)變化的修正，它(tā)的誤差由兩部(bù)分組成：其一爲(wei)常用流量下ε的(de)誤差，即标準确(què)定值的🍉誤差；其(qí)🥵二爲由于流量(liàng)變化ε值将随之(zhī)波動帶來的誤(wu)差。一般在低靜(jing)壓高差壓情況(kuang)，ε值有不可忽略(lue)的誤差。當△P/P≤0.04時，ε的(de)誤差可忽略不(bu)計。
3.2實測量誤差(chà)産生的原因
1）d20、D20誤(wù)差産生的原因(yin)[1]
　　對于δd/d及δD/D的數據(jù)，應是一種在嚴(yán)格的檢定條件(jiàn)下（人員🐉、設備、方(fāng)法、環境等符合(hé)有關标準），認真(zhēn)按照有關檢定(dìng)規程♋和技術标(biāo)👣準的要求，對新(xin)制造的或使用(yòng)中的孔闆及測(ce)量管進行檢定(ding)時所允許的測(cè)量不确定度，即(ji)❤️δd20/d20≤±0.07％、δD20/D20≤±0.40％（下标20表示💃🏻檢定(ding)狀态）。但由于要(yao)考慮現場🏃‍♀️的實(shí)際工況條件，因(yīn)此這種檢定要(yao)求忽略了如下(xia)一些影響因素(sù)：
（1）未對d20及D20進行實(shi)際工況條件下(xià)的溫度修正；
（2）現(xian)場配備的長度(dù)計量器具（如遊(you)标卡尺）往往不(bu)能按期送🌂檢🏃，現(xian)場計量人員也(ye)未進行長度計(ji)量測試☂️方面的(de)專👌業培訓；
（3）對在(zai)用中的測量管(guan)，幾乎都未考慮(lü)腐蝕、變形及積(jī)塵附🌈着等對🏃‍♀️其(qí)實際内徑産生(sheng)的變化；
（4）由于測(ce)量管内部結構(gòu)的特殊性，部分(fèn)目前隻選擇了(le)♌分别距孔闆上(shang)、下遊端面0D（或0.5D）的(de)兩個截面進行(háng)内徑測量，并将(jiāng)平♻️均值刻在☁️銘(ming)牌上供用戶參(can)考，一般的标準(zhǔn)都要求至少測(ce)量4個截面。
　　這些(xie)因素導緻了實(shi)際工況條件下(xia)孔闆孔徑及測(ce)量管✌️内徑的測(ce)量不确定度往(wang)往會超出标準(zhun)規定的範☁️圍，即(ji)δd/d＞±0.07％、δD/D＞±0.40％。
2）P1、△P、t1誤差産生的原(yuán)因
　　這幾個變量(liang)，都屬于二次儀(yi)表測量數據，根(gen)據這些參數的(de)✉️産🏃‍♀️生和測量過(guo)程，誤差産生的(de)原因主要有以(yi)下幾個方面：
（1）數(shu)據的産生
　　對于(yu)差壓和壓力信(xin)号，正确的取壓(yā)孔及引壓管線(xian)的制造、安裝及(ji)使用是保證獲(huò)得真實數據的(de)關鍵，這些影響(xiǎng)💃因素很多是難(nán)以定量或定性(xìng)确定的，隻有加(jia)強制造及安裝(zhuāng)的規範化工作(zuò)才能達到目的(de)。對于溫度數據(jù)而言，是否能夠(gou)🌈真實地反映被(bèi)測流體内部的(de)溫度是數據真(zhen)實的關鍵，主要(yào)是感溫元件與(yǔ)氣流的🌐接觸是(shì)否良好，包括感(gan)溫頭的安裝位(wèi)置、插入深度、方(fang)向以及表面的(de)清潔程度等[1]。
（2）數(shu)據的測量與傳(chuan)遞
　　儀表選型是(shi)否合适，安裝位(wei)置是否合理，運(yùn)行是否正常都(dou)⛱️是數據測量和(hé)傳遞過程中誤(wu)差産生的原因(yīn)。
3）相對密度，天然(ran)氣壓縮因子誤(wù)差産生的原因(yīn)
　　相對密度，天然(rán)氣壓縮因子都(dōu)屬于氣體的物(wù)性參數，天然💘氣(qi)組成分析數據(jù)是用于物性參(cān)數計算，并通過(guo)物性🔞參數間接(jiē)影響流量計算(suan)結果。天然氣物(wu)👣性參數測量的(de)精度，取決于天(tiān)然氣取樣技術(shu)。天然👅氣取樣技(ji)術是關系到所(suo)取樣品是否有(yǒu)代表性總🏃是不(bú)但影響到天然(ran)氣組成分析結(jie)果，也影響到物(wù)性參數的測量(liàng)結果。取樣技術(shu)由三個因素組(zǔ)成，即取樣點分(fèn)布、取樣方式和(he)取樣周期。
（1）取樣(yàng)點分布
　　取樣點(dian)的分布決定了(le)所取的天然氣(qì)樣品是否有代(dai)表性。
①對于多氣(qi)源的輸配氣計(ji)量站，可在氣體(ti)入口下遊與流(liú)💛量計上遊之間(jiān)能使天然氣充(chong)分混合的彙管(guan)處設置取樣點(dian)；②對于單一氣源(yuan)的輸氣計量站(zhàn)，可在氣體入🈲口(kou)處設⭕置取樣點(dian)；③對于⛷️流量大的(de)用戶，如果用戶(hù)需要，可在流量(liang)計的上遊或下(xià)遊不影響流量(liàng)🚩測量精度的管(guǎn)道或彙管處設(shè)置取樣點。
（2）取樣(yang)方式
　　取樣方式(shi)有邊連續取樣(yàng)、累積取樣和單(dan)點取樣3種。連續(xù)取樣是與在線(xian)分析相結合的(de)。累積取樣要求(qiu)有控制流入取(qǔ)樣鋼瓶的流量(liang)控制裝置，注入(ru)鋼瓶的流量與(yu)鋼瓶的容積、氣(qì)源壓力、計量🈲點(diǎn)流量大小❤️和收(shōu)集樣💘品的周期(qi)有關，技術比較(jiao)複雜。單點取樣(yang)是最簡單的取(qu)樣方式，在國内(nei)被廣泛地應用(yòng)。
（3）取樣周期
　　對于(yu)連續取樣方式(shì)，取樣周期取決(jue)于在線分析周(zhōu)期，在累積取樣(yang)方式中，大多是(shì)一周收集一次(ci)。在單點取♌樣方(fang)式中，國外大多(duō)是一天取一次(cì)，國内一般是一(yi)個月或一個季(ji)度取一次。
4實際(jì)應用中的控制(zhì)措施
1）節流裝置(zhì)設計，制造和安(ān)裝規範化；
2）加強(qiáng)對重點設備的(de)檢查維護和保(bǎo)養：
（1）孔闆
檢查内(nei)容包括：
①定期檢(jiǎn)定；
②定期檢查，檢(jiǎn)查内容包括；
③上(shàng)遊端面無可見(jiàn)損傷；
④上遊邊緣(yuan)無卷口，無毛邊(biān)，無目測可見的(de)異常現象當孔(kǒng)闆大🆚于或等于(yú)MM時，目測檢查，将(jiang)孔闆上遊端面(mian)傾斜，用日光或(huo)人工光源射向(xiang)直角入口邊緣(yuán)，邊緣無反射🈲光(guāng)束；
⑤下遊邊緣無(wu)毛刺，劃痕和可(ke)見損傷；
⑥定期排(pái)污和清洗。
（2）氣路(lù)
　　主要檢查從孔(kong)闆閥到各個變(bian)送器的氣路是(shì)否有洩漏、堵塞(sai)等現象，氣路中(zhong)是否有液體存(cún)在，主要是引壓(yā)管的接頭、三通(tōng)🙇🏻、針形閥、放空閥(fá)以及三閥組等(deng)各個部位
（3）二次(ci)儀表
　　在保證儀(yi)表選型和精度(du)等級正确的基(jī)礎上，定期🔆對儀(yí)表進行維護和(hé)保養。主要包括(kuò)：
①定期檢定；
②檢查(chá)差壓變送器、壓(ya)力變送器的零(líng)點。
（4）流量計算機(ji)
　　主要是對流量(liàng)計算機的數據(jù)采集、參數設置(zhi)及計💋算🏃🏻的準🎯确(que)性進行檢察，主(zhǔ)要有以下内容(róng)：
①通道的檢查；
②參(cān)數設置的檢查(cha)；
③計算精度的檢(jian)查。
　　可通過一些(xie)簡便實用的流(liú)量計算軟件在(zai)相同條件下的(de)計💰算值與流量(liàng)計算機的計量(liàng)值進行對比，分(fen)别計算機組數(shu)據，觀察結果是(shi)否相近。
5結論
　　總(zǒng)之，隻要從設計(ji)、安裝、使用等方(fang)面都嚴格執行(háng)有🧑🏾‍🤝‍🧑🏼關✔️标準，用孔(kǒng)闆流量計計量(liàng)天然氣的精度(dù)将大大提高。

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