摘要：從集(ji)輸氣站孔(kǒng)闆流量計(jì) 計量操作(zuo)的角度出(chū)發，在分析(xi)孔闆流量(liang)計壓差計(jì)量和🤩流量(liàng)測量原理(lǐ)的基礎上(shàng)，結合儀表(biǎo)、溫度、壓力(li)及壓差等(deng)💛對流量的(de)影響，闡述(shù)操作過程(chéng)中，應重視(shi)壓力和📞壓(ya)差對高壓(yā)外輸用戶(hu)🥰的影響💯，以(yǐ)及壓差對(dui)低壓外輸(shu)用戶計量(liang)精度的影(ying)響。通過科(kē)學選取合(he)适的壓差(cha)量⛹🏻‍♀️程提高(gāo)輸氣計量(liàng)精度，減少(shǎo)不必要的(de)💔損失，實現(xiàn)計量♈創效(xiào)的目的。
　　孔(kǒng)闆流量計(ji)由一次裝(zhuāng)置(孔闆、取(qǔ)壓裝置和(he)前後直管(guan)🌍段)和二次(cì)儀表(溫度(du)傳感器、 壓(yā)力變送器(qì) 、 差壓變送(song)器 和 流量(liàng)計 )構成［1］。一(yī)次裝置即(jí)節流裝置(zhì);二次儀表(biǎo)即流量運(yùn)算裝置，壓(ya)力🤩和差壓(ya)變送器分(fen)别将節流(liu)裝置中的(de)壓🛀力和壓(yā)差信号轉(zhuǎn)換成标準(zhǔn)直流電流(liu)4～20mA信号，溫度(dù)傳感器将(jiāng)通過節👉流(liú)裝置的流(liú)體🔅溫度轉(zhuan)換成電阻(zu)信号，流量(liang)積算儀将(jiang)前三者信(xin)号進行充(chōng)分運算得(de)出計量流(liu)量。
　　由于孔(kǒng)闆流量計(jì)工序簡單(dān)、計量可靠(kao)而且成本(běn)不高㊙️，在✍️氣(qi)體、液體和(he)蒸汽流量(liang)計量中被(bèi)廣泛應用(yong)。特✂️别是在(zài)天💁然氣計(jì)量交易🚩過(guo)程中，孔闆(pǎn)流量計的(de)應用占90%以(yi)上。爲此，針(zhēn)對孔☂️闆計(jì)量💰方法形(xing)成一套天(tian)然🏃🏻氣流量(liàng)計量标準(zhǔn)SY/T6143-1996［2］，目的就是(shi)要按照标(biāo)準要求安(ān)裝孔闆計(jì)量設備并(bing)規範操作(zuo)，把系統和(hé)🐪不确定性(xìng)誤🐕差控制(zhì)在允🈲許的(de)範圍之内(nèi)。
　　從集輸氣(qì)站計量的(de)角度出發(fa)，重點闡述(shù)加強管理(li)和操作、提(ti)高👅計量精(jing)度的方法(fa)，并以大嶺(lǐng)集輸氣站(zhan)3個管道用(yong)戶端爲研(yán)究對象，在(zài)分析溫度(dù)、壓力及壓(ya)差等各要(yào)素對📧流量(liang)影響的基(jī)礎上，定量(liang)研究各要(yào)素對計量(liàng)精度的影(ying)響，以得到(dao)提高孔闆(pǎn)❌流量計計(jì)量精度的(de)方法。
1孔闆(pan)流量計的(de)結構和測(cè)量原理
　　孔(kong)闆流量計(ji)的結構相(xiàng)對簡單，安(ān)裝時在輸(shū)氣管道裏(li)放入一⛱️個(gè)與管軸垂(chui)直的圓孔(kǒng)金屬闆(即(jí)孔闆)，作爲(wei)壓差計量(liàng)的節流元(yuan)件🐕，孔闆中(zhōng)心要與管(guǎn)道中心線(xian)一緻，但根(gēn)據孔闆裝(zhuang)💁置取壓方(fang)式的差異(yi)，分爲法蘭(lán)取壓孔闆(pǎn)(圖1)和角接(jiē)取壓孔✍️闆(pan)。不同的是(shì)法蘭取壓(ya)在孔闆上(shàng)遊和下遊(yóu)各有一個(gè)放置測壓(yā)管的取壓(ya)孔，通過測(cè)壓管測出(chū)管道内上(shang)、下遊的壓(yā)力🐆得出壓(yā)差，進而計(ji)算流量;角(jiǎo)接取壓孔(kǒng)闆可以單(dan)獨鑽孔🤟取(qǔ)🎯壓或環隙(xì)取壓，原理(li)與法蘭取(qǔ)壓孔闆相(xiang)似。

D———測(cè)量管道内(nèi)徑;d———工作條(tiáo)件下孔闆(pǎn)開孔直徑(jing);E———孔闆厚度(dù);e———孔闆開孔(kong)厚度;lt———上遊(yóu)取壓孔間(jiān)距;t2———下遊取(qu)壓孔間距(ju);φ———取壓孔👈直(zhi)徑;F———孔闆斜(xié)角
　　天然氣(qì)流經孔闆(pǎn)時，流束局(jú)部收縮，流(liu)速加快，靜(jìng)壓力降✨低(di)♈，在孔🐅闆前(qian)後形成壓(yā)差。孔闆的(de)流量測量(liàng)以氣流🔞的(de)流速越大(dà)壓差就會(huì)越大爲依(yī)據，它們之(zhi)間符合能(néng)量守恒定(ding)律和流體(tǐ)連續性方(fang)程。李長俊(jun)和張永紅(hong)對天然氣(qì)流量計算(suan)進行了詳(xiang)細的推導(dǎo)［3，4］，得🔞到了天(tian)然氣體積(jī)流量Qn計算(suàn)公：

　　其中，秒(miǎo)計量系數(shù)An(3.1794×10－6)、流出系數(shù)C、漸進速度(dù)系數E、孔闆(pǎn)開孔直徑(jìng)d、超💛壓縮因(yin)子FZ和流動(dong)溫度系數(shù)FT均可看作(zuo)常數;p1爲孔(kǒng)闆上遊絕(jue)對靜壓;Δp爲(wèi)孔闆前後(hòu)壓差;FG爲相(xiang)對密度系(xì)數;ε爲可膨(peng)脹系數。可(ke)以看出，氣(qì)🔞體的體積(ji)流量與d、p1和(hé)Δp有關。
2影響(xiǎng)流量計量(liàng)的因素
　　對(dui)集輸氣站(zhan)來說，計量(liàng)因素主要(yào)受控于計(jì)量設備、氣(qi)源性💰質和(he)輸氣條件(jian)。其中計量(liàng)設備的影(ying)響誤差✂️相(xiàng)對固定，且(qie)在🔴允許範(fan)圍之内。氣(qì)源性質包(bāo)括密度、壓(ya)縮因子等(deng)受氣體差(cha)⛷️異和含飽(bǎo)和水(油)的(de)影響，隻要(yao)加強管🔞理(li)、規範操作(zuò)、準确掌握(wò)其密度變(bian)化并做⭕好(hǎo)氣液分離(lí)，這類誤差(cha)也能得到(dào)有效控制(zhi)。這樣式(1)可(kě)以進一步(bu)簡化爲:
其(qí)中，Kn爲孔闆(pǎn)流量計常(cháng)規參數修(xiū)正系數，

　　基(ji)于大嶺集(ji)輸氣站的(de)工作經驗(yan)，結合輸氣(qì)計量的溫(wen)度、壓力❗、壓(ya)差和流量(liang)數據進行(hang)研究。大嶺(ling)集輸氣站(zhan)2010年建成并(bing)投産，設計(ji)輸氣能力(li)每天254萬方(fang)，氣源來自(zì)八屋氣站(zhan)，2016年供氣用(yòng)🔞戶3個，其中(zhōng)高壓部分(fen)經分離器(qi)過濾直接(jie)供給吉林(lin)銷售CNG大嶺(lǐng)站，另一部(bù)分經分離(lí)器過濾、水(shuǐ)套爐和調(diào)壓☎️撬調壓(ya)後供㊙️給長(zhǎng)燃和長天(tiān)，夏天最低(dī)日🙇‍♀️輸氣5萬(wàn)方，冬季🔞最(zuì)高日輸氣(qì)88萬方，全年(nián)外輸天然(ran)氣近㊙️2億方(fang)，承💃🏻擔着分(fèn)公司近三(san)分之一👣的(de)輸氣任務(wu)。下面以CNG、長(zhǎng)天和長燃(rán)供氣☎️用戶(hù)(管道公稱(cheng)直徑分别(bie)爲100、150、200mm)爲例進(jìn)行說明。
2.1不(bú)同孔闆結(jié)構對Kn的影(ying)響
　　選取CNG、長(zhang)天和長燃(ran)用戶用氣(qì)穩定時間(jiān)段的輸氣(qì)數據進行(hang)分析，以天(tiān)然氣體積(jī)流量Qn爲縱(zòng)坐标，溫壓(yā)梯度變化(huà)參❤️數3600′爲橫(heng)坐标，得出(chū)3個用戶計(ji)量設備的(de)Kn'存在差異(yì)(Kn'=Kn/3600)，經拟合發(fā)現(圖⁉️2、表1)，在(zai)不同條件(jiàn)下，CNG用戶Kn'值(zhi)誤差小于(yu)2%，長天用戶(hù)Kn'值誤差小(xiǎo)于3%，長燃用(yòng)戶Kn'值誤差(cha)小于5%，可以(yi)明确的是(shi)輸氣壓力(li)🥰越高流⛱️量(liàng)波動越小(xiǎo)，Kn'值誤差就(jiu)越小，Kn值誤(wù)差也✌️就越(yue)小。但從誤(wu)差範圍看(kàn)，一套😄标準(zhǔn)計量設備(bei)引起的計(ji)量誤差在(zài)允許範圍(wéi)内。因此，集(jí)輸氣站可(ke)通過計算(suan)🛀🏻不同管道(dào)孔闆計量(liàng)的Kn，簡化生(sheng)産過程中(zhong)的流量計(ji)算過程，從(cong)🌈而結合輸(shū)♻️氣任務動(dòng)态地做🐇好(hao)計量操作(zuo)，完成輸氣(qì)任務。


2.2溫度、壓(ya)力和壓差(cha)對輸氣計(ji)量的影響(xiǎng)
　　同一計量(liang)設備常數(shu)Kn一定，對流(liú)量有影響(xiǎng)的有溫度(dù)、壓力和🌈壓(yā)差3個參數(shù)。表2列出了(le)同一用戶(hu)計量過程(cheng)中兩🔞個參(can)數相同另(ling)一個不同(tóng)時的流量(liang)變化，可以(yǐ)看出，當兩(liang)個參數相(xiàng)同時，溫度(du)變化對👄流(liu)量的改變(biàn)是有限的(de)，而壓力和(hé)壓差的波(bo)動對流量(liang)的影響比(bi)較大。對于(yu)高壓外輸(shu)用戶CNG來說(shuō)，進站壓力(lì)受氣源供(gong)氣與站内(nei)輸氣💚的雙(shuang)重影響，波(bo)🌂動較大，但(dàn)它與壓差(cha)共同影響(xiǎng)着流量，是(shì)高壓外輸(shu)用戶最主(zhu)要的兩個(gè)參數;而對(dui)于調壓外(wài)⚽輸用戶長(zhǎng)天和長燃(rán)來說，由于(yú)☂️有調壓撬(qiào)🔴進行壓力(li)調節，因此(cǐ)壓力波動(dòng)範圍✔️顯著(zhe)👈變小，這樣(yàng)壓差就成(cheng)爲了反映(ying)流量的最(zuì)主要參數(shu)。

3根據壓差(chà)選擇合适(shì)的量程
　　對(dui)集輸氣站(zhan)來說，除了(le)加強管理(lǐ)和規範操(cao)作外，結合(he)壓差選擇(ze)好孔闆的(de)量程成爲(wèi)提高孔闆(pan)流量計計(ji)量精度的(de)關鍵。在輸(shū)氣🈲過程中(zhōng)，用戶在不(bu)同時間段(duan)和不同季(ji)節的用氣(qi)需求是變(biàn)化的，更換(huàn)孔闆的方(fang)法比較🈚直(zhi)接。但是如(rú)果需要經(jing)常更換，會(hui)因孔闆⛹🏻‍♀️有(yǒu)限和頻繁(fan)操作而不(bú)現實，并且(qiě)更換孔闆(pan)的過程🍓就(jiù)會影響計(ji)量精度，這(zhe)時就要考(kǎo)慮調節計(ji)量👅量程👅，具(jù)體方法有(yǒu)以下兩種(zhong)。
3.1選取合适(shi)的孔闆量(liàng)程
　　對于CNG高(gao)壓外輸用(yong)戶，從表1數(shù)據來看，最(zuì)大壓差爲(wèi)22kPa，但在選擇(zé)壓差量程(chéng)時，不能完(wán)全以統計(ji)的最大壓(ya)差爲依據(jù)，因🐉爲外輸(shū)壓力的變(bian)化不受集(ji)輸氣站控(kong)制，需要根(gēn)據具體情(qíng)況進🤩一步(bù)計🥵算，如最(zuì)大瞬時流(liu)量值爲15000m3/h，但(dàn)進站壓力(li)爲1.5、5.4MPa時，最大(da)壓差分别(bié)爲🧑🏾‍🤝‍🧑🏼73、20kPa(實際統(tong)計🐪數據)，考(kao)慮到數據(jù)的有限性(xìng)，因此最大(da)壓差量程(cheng)範圍選擇(zé)0～100kPa爲宜。對⛹🏻‍♀️于(yu)低壓用戶(hù)來說，以長(zhǎng)天爲例，當(dang)最大瞬時(shi)流💔量爲15000m3/h，進(jin)站壓力爲(wèi)0.7、1.2MPa時，最大❗壓(ya)差分别爲(wèi)36、18kPa(實際統計(jì)數據)，最大(dà)壓差量程(chéng)範圍爲0～60kPa即(ji)可滿足;當(dāng)最大瞬時(shí)流量爲23000m3/h，進(jin)站壓力爲(wèi)0.8、1.1MPa時，最大壓(yā)差分别爲(wèi)80、52kPa(實際統計(jì)數據)，最大(da)🔆壓差量程(chéng)範圍爲0～100kPa即(jí)可🏃🏻‍♂️滿足。
3.2動(dong)态調節孔(kǒng)闆量程範(fan)圍
　　當集輸(shu)氣站某一(yī)時期輸氣(qi)量減少或(huo)加大，更換(huan)孔闆又不(bú)現實時，可(ke)以考慮動(dong)态調節孔(kǒng)闆量程。
　　如(ru)長燃用戶(hu)，原最大壓(ya)差Δp1設定爲(wèi)100kPa，由于用氣(qì)淡季到來(lái)，持續一段(duan)🌈時間内最(zuì)大流量不(bu)超過18000m3/h，溫度(dù)爲5～12℃、壓力爲(wei)0.9～1.0MPa，壓差不🔴大(da)于☂️42kPa，爲了計(ji)量準确，将(jiāng)最大壓差(cha)調整爲70kPa就(jiù)能滿⭐足要(yao)求。同時要(yao)♉校驗儀表(biao)，使它符合(he)JB/T10564-2006［5］的規定，最(zuì)大流量Qn1爲(wei)30000m3/h，壓差需降(jiàng)爲70kPa，最大流(liu)量需降爲(wèi)25000m3/h。由Δp1/Δp2=(Qn1/Qn2)2(Δp2爲實際(ji)最大壓差(chà))可知最大(dà)壓差降爲(wèi)70kPa時，實際最(zui)大流量Qn2'=25100m3/h，這(zhe)時模拟電(dian)🈲流值應滿(man)足25100/25000=(20－4)/(In2'－4)，In2'的值爲(wei)19.94mA，即在電流(liú)信♍号記錄(lù)儀制式爲(wèi)4～20mA的情況下(xia)，原🌈參數爲(wèi)20mA時🔅，每小時(shí)走字1000個，調(diào)整後爲19.94mA走(zou)字1000個，但⭐積(jī)算儀滿刻(kè)度爲🈲20mA，就需(xū)計算出調(diao)整後20mA對應(ying)的走字數(shu)爲每小時(shi)1004字，作爲校(xiao)驗儀表的(de)參考［6］，即(20－4)/(19.94－4)=Sn2/1000(Sn2爲(wei)積算儀滿(man)刻度時走(zǒu)的字數)。
4結(jié)束語
　　在集(ji)輸氣站計(ji)量過程中(zhong)，要想提高(gāo)孔闆流量(liang)計的計量(liàng)精度，就要(yào)加強管理(lǐ)并規範操(cao)作。除了按(àn)照标🔱準進(jin)行孔闆計(ji)量設備的(de)🆚安裝并做(zuo)好維護和(hé)運行外，還(hai)要做好孔(kong)闆計量的(de)科學操作(zuò)，正确使用(yong)孔闆流量(liang)計。
　　管理和(hé)操作上要(yào)重視對氣(qi)源的掌握(wo)和跟蹤，不(bu)同氣🤟田的(de)天🔴然氣密(mì)度存在差(cha)異，集輸氣(qì)站氣源不(bu)單一時，輸(shu)氣密度㊙️不(bu)能保持長(zhang)期穩定不(bu)變，因此，建(jiàn)議集輸氣(qì)站要建立(lì)氣樣取樣(yang)台賬記錄(lu)和規範要(yào)求，定期根(gēn)據🌈實測校(xiao)正天然氣(qi)密度。同時(shi)，加強分離(li)器的使用(yòng)和保🈚養，做(zuo)好排液㊙️，确(que)保氣水(油(you))進站後能(néng)夠💚有效分(fen)離，避🧡免♌因(yin)天然氣中(zhong)含有飽和(hé)水造成💰的(de)計🔞量誤差(cha)。計量上要(yào)👈做好技🐪術(shù)調控，對🧑🏾‍🤝‍🧑🏼于(yú)高壓外輸(shū)用💃🏻戶要重(zhòng)點考慮壓(ya)力🥰和壓差(cha)兩個因素(su)，同時壓差(cha)量程選取(qǔ)時要充分(fèn)考慮到壓(yā)力波動的(de)影響。對于(yú)低壓外輸(shu)用戶，因爲(wèi)壓力波動(dòng)範圍小，壓(yā)差爲最主(zhǔ)要因素，最(zui)大壓差變(biàn)化在量程(chéng)合理範圍(wei)即可。總之(zhī)，從🔴提高集(ji)輸氣站操(cāo)作計量精(jing)度來看，要(yao)充分考慮(lü)高壓外輸(shū)和低壓外(wai)輸用戶的(de)區别👈，加強(qiang)管理，規範(fàn)操作，科學(xue)選擇壓差(cha)量📞程，使集(jí)輸氣站的(de)孔闆計量(liàng)更加精确(que)。

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