摘(zhāi)要：随着(zhe)世界天(tian)然氣工(gong)業的迅(xun)速發展(zhǎn)，天然氣(qì)貿易的(de)頻繁，對(dui)天然氣(qì)的準确(què)計量要(yào)求越來(lai)越高。目(mù)前國内(nèi)孔闆流(liu)量計 占(zhàn)90%以上，而(ér)影響該(gāi)流量計(jì) 計量精(jing)度的因(yin)素很多(duo)，包括流(liú)體特性(xìng)、儀表性(xing)能、安裝(zhuang)、環境條(tiao)件等方(fāng)面，要解(jie)決或減(jian)少這些(xie)影響因(yin)素，必須(xū)加強管(guan)理🌍、正确(que)選用儀(yi)表及加(jiā)強技術(shu)培訓，提(tí)高人員(yuan)素質。
1前(qián)言
　　天然(ran)氣在世(shi)界能源(yuan)結構中(zhōng)所占的(de)比例不(bú)斷上升(shēng)，據統計(jì)1970年爲17.7%，1980年(nián)爲18.8%，1990年爲(wèi)21.5%，2000年爲22.3%，預(yu)計2010年爲(wei)24.3%。目前天(tiān)然氣的(de)年産量(liang)已達😘到(dào)2.3×104億m3左右(yòu)。天然氣(qi)的産區(qū)與其消(xiāo)費地區(qū)之間的(de)距離就(jiu)決🏃🏻‍♂️定了(le)此項能(néng)源的國(guó)際貿易(yi)量頗大(da)，20世紀90年(nián)代以來(lai)此數字(zì)不斷上(shang)升，現已(yǐ)達到4200億(yi)m3/a，其中75%以(yǐ)上由管(guǎn)道輸送(song)，其餘則(zé)爲液化(huà)天然氣(qì)。我🤩國是(shì)天然氣(qi)資源豐(fēng)富的國(guo)家之一(yi)，天然氣(qì)遠景儲(chu)量約達(da)38×104億m3，其中(zhōng)陸上占(zhàn)79%，海上占(zhàn)21%。天然氣(qì)的生産(chǎn)、利用過(guo)🔆程是一(yi)個流程(chéng)複🔞雜、規(guī)模大、速(su)度快且(qie)連續運(yun)行的系(xì)統。在這(zhe)個系統(tong)中，無論(lùn)是在井(jing)場、集氣(qì)站、配氣(qì)站，還是(shi)在使用(yong)者家庭(tíng)都可見(jian)到用于(yú)不同目(mù)的的各(gè)種流量(liang)測量儀(yi)表。其計(jì)量的準(zhun)确與否(fǒu)受到人(ren)們的普(pǔ)遍重視(shi)，因此計(ji)量的👌精(jing)度是選(xuǎn)擇任何(he)類型的(de)流量計(ji)都必須(xu)考慮的(de)重要指(zhi)标。在實(shí)際應用(yong)中，影響(xiang)流量計(ji)計量精(jing)度的因(yin)素很多(duō)。
2目前孔(kǒng)闆流量(liàng)計計量(liàng)中存在(zài)的問題(ti)
　　流量計(jì)量儀表(biao)品種多(duō)，計算模(mo)型五花(hua)八門，如(ru) 标準孔(kong)闆流量(liang)計 、 渦街(jie)流量計(ji) 、 漩渦流(liu)量計 、 超(chao)聲波流(liú)量計 等(děng)，除了标(biāo)準孔闆(pan)流量計(jì)外，餘者(zhě)皆缺乏(fá)必要的(de)标準或(huo)規範支(zhī)持。
　　孔闆(pǎn)流量計(jì)在20世紀(jì)初即使(shǐ)用于天(tian)然氣流(liú)量測量(liàng)，經🏃🏻過一(yī)個🌐世紀(jì)的漫長(zhǎng)發展過(guò)程，它已(yǐ)成爲全(quan)世界最(zui)主要的(de)天然氣(qi)流量計(jì)。據估計(ji)，目前在(zai)國外它(tā)約占60%，而(ér)在🏃🏻‍♂️國内(nei)占90%以上(shàng)。美💁國AGA（美(mei)國燃氣(qi)協會）No.3報(bao)告(孔闆(pan)流量計(ji)計量天(tian)然氣及(jí)其它烴(ting)類流體(tǐ))就🐅是針(zhēn)對天然(rán)氣計量(liàng)的标準(zhǔn)，從中可(kě)知，孔闆(pǎn)流量計(ji)測量天(tian)然😄氣流(liú)量已經(jing)進行過(guò)非常深(shēn)入細緻(zhì)的研究(jiū)試驗，積(ji)累了豐(feng)富的實(shí)踐經驗(yàn)，在量的(de)基礎上(shang)産生了(le)質的飛(fēi)躍，其标(biao)志就是(shi)标🌂準化(hua)——用标準(zhun)孔闆流(liu)💚量計，可(ke)以無須(xu)校準而(ér)确定信(xìn)号(差壓(ya))與流量(liàng)的關系(xì)，并估算(suan)其測量(liàng)誤差，目(mù)前在全(quán)部流量(liang)計中它(tā)是❗唯一(yi)達到此(cǐ)标準的(de)。
　　孔闆流(liu)量計的(de)主要特(tè)點爲結(jié)構易于(yú)複制、簡(jian)單牢固(gù)🔴、性能💁穩(wen)定可靠(kào)、使用期(qī)限長、價(jià)格低等(deng)。整套流(liu)量💚計由(you)節流裝(zhuāng)置、 差壓(ya)變送器(qì) 和流量(liàng)顯示儀(yí)(或流量(liàng)計算機(ji))組成。它(tā)們可以(yǐ)分别👉由(yóu)不同廠(chǎng)🈲家生産(chǎn)，易于形(xíng)成規模(mo)生産、經(jing)濟效益(yì)高，各部(bu)分組合(hé)非常靈(líng)活，即使(shi)目前推(tuī)出的 一(yī)體化孔(kong)闆流量(liàng)計 ，亦可(ke)分開生(shēng)産，再靈(ling)活組裝(zhuang)。
　　在現場(chǎng)惡劣工(gōng)作條件(jian)下，節流(liu)裝置與(yǔ)差壓變(biàn)送器💘及(ji)其連接(jiē)部分的(de)引壓管(guan)線是使(shǐ)用維護(hu)的重點(diǎn)。《天🌈然氣(qi)流量的(de)标😍準孔(kong)闆計量(liàng)方法》(SY/6143-1996)中(zhong)指出，天(tian)然氣從(cóng)地層中(zhōng)開采出(chū)👨‍❤️‍👨來，雖經(jīng)分離、除(chú)🌈塵和過(guò)濾，因其(qi)所含成(chéng)份十分(fèn)複雜，從(cóng)單井計(jì)算、集氣(qi)計量到(dao)配氣計(ji)量，氣體(ti)組分不(bú)同，所以(yǐ)節流裝(zhuāng)置在使(shi)用🤩中所(suǒ)受到的(de)腐蝕亦(yì)各不🤞相(xiang)同。特别(bie)對孔闆(pan)直角入(rù)口邊緣(yuán)和測量(liang)管内壁(bi)的沖刷(shuā)、腐蝕尤(you)爲嚴重(zhong)，這🔆将影(ying)響孔闆(pan)直角入(rù)口邊緣(yuan)弧半徑(jing)和測量(liàng)管内壁(bi)的🏃🏻‍♂️相對(dui)粗糙度(dù)，流出系(xì)數發生(sheng)變化，流(liú)量測量(liang)不确定(ding)度超出(chu)估計數(shu)。輸出信(xìn)号爲模(mó)拟信号(hao)，重複性(xìng)不高，對(duì)整套流(liú)量計的(de)精度影(yǐng)響因素(sù)多且錯(cuò)🚩綜複雜(za)，因此精(jīng)度提高(gao)🐪的難度(dù)很大。
2.1被(bei)測流體(ti)特性的(de)影響
　　由(yóu)于天然(ran)氣本身(shen)的性質(zhì)，會随着(zhe)外界環(huán)境溫度(du)的變化(huà)而發㊙️生(sheng)複雜的(de)變化，從(cong)而影響(xiang)流量計(ji)的測量(liàng)精度。對(duì)于天然(rán)氣的測(cè)量，必須(xu)首先确(què)定天然(ran)氣的工(gōng)作溫度(du)和壓❓力(li)，以免造(zao)成密度(du)和壓縮(suo)系數的(de)過大變(bian)化。低密(mi)度氣體(ti)對某些(xie)測量方(fang)法呈現(xiàn)困難，此(ci)時就要(yào)改變所(suo)選擇的(de)測量方(fang)法，或者(zhě)進行溫(wen)度和(或(huò))壓力修(xiū)正，以保(bǎo)證測量(liàng)精度。在(zai)評估流(liu)量計的(de)适應性(xing)時，還要(yào)掌握氣(qi)體的♈溫(wēn)度—粘度(du)♈特性，雖(suī)然氣體(ti)✨的粘度(dù)随溫度(dù)和壓力(li)變化較(jiào)小，但是(shi)對流量(liàng)計量的(de)精度還(hái)❤️是有一(yī)定的影(ying)響。
　　在礦(kuang)場計量(liang)或測量(liàng)含有雜(zá)質的天(tiān)然氣時(shi)，雜質會(hui)腐蝕儀(yi)表接觸(chu)件，使接(jie)觸表面(mian)結垢或(huò)析出結(jié)晶，減小(xiǎo)活動部(bu)件的間(jiān)隙♈，從而(ér)改變流(liú)量計使(shǐ)用性能(neng)參數，降(jiàng)低敏感(gǎn)元件的(de)靈敏度(du)或測量(liàng)性能，影(ying)響計量(liang)⭐精度。
　　對(duì)于油田(tián)濕氣(伴(ban)生氣)，其(qí)中含有(you)大量飽(bǎo)和水蒸(zhēng)氣，溫度(du)降低時(shi)有水凝(níng)結；分離(li)不淨的(de)濕氣含(han)有油滴(di)或油🍓污(wū)，屬髒污(wu)介質；間(jian)斷計量(liàng)，将有油(yóu)、水沉積(ji)在管線(xian)内。它們(men)均屬于(yu)多組分(fèn)流動，計(jì)量時💛應(ying)謹慎對(dui)待❓[1]。經驗(yan)表明，單(dan)相通用(yong)流量儀(yi)表用于(yu)多組分(fèn)或多相(xiàng)流體，測(ce)量性能(neng)會改變(biàn)(或大幅(fú)度改變(bian))。單相流(liú)動的氣(qi)體有時(shi)也會😍呈(cheng)現雙相(xiàng)，例如濕(shī)氣中水(shui)微粒随(sui)着天然(ran)氣流動(dòng)，環境溫(wēn)度或天(tian)然氣壓(ya)力偏離(li)原定狀(zhuàng)态，儀表(biao)就可能(neng)不适應(yīng)。測量氣(qi)液雙相(xiàng)流☂️時盡(jìn)可能采(cǎi)用分離(lí)後分相(xiang)測量，以(yi)保證最(zuì)小測量(liang)不确定(dìng)度🔞，然而(er)在有些(xiē)場合這(zhe)種方🤞法(fǎ)并不切(qiē)實可行(hang)或不符(fu)合要求(qiú)[2]。
2.2儀表性(xìng)能的影(ying)響
　　孔闆(pǎn)流量計(ji)本身引(yin)起的誤(wù)差原因(yin)主要有(you)：孔闆入(rù)口直角(jiǎo)銳利度(du)，管徑尺(chǐ)寸與計(ji)算不符(fu)，孔闆厚(hou)度誤差(cha)，節流件(jian)附件産(chǎn)生台階(jiē)、偏心，孔(kǒng)闆上遊(yóu)端面平(píng)度，環室(shi)尺寸産(chǎn)生台階(jiē)、偏💃🏻心，取(qǔ)壓位置(zhi)，焊縫突(tū)出，取壓(ya)孔加工(gōng)不規範(fàn)或堵🏃🏻‍♂️塞(sāi)及節流(liú)件不同(tong)軸度等(děng)等。這些(xie)因素都(dōu)有可能(neng)影響孔(kong)🌈闆的重(zhong)複性，重(zhòng)複性是(shì)由儀器(qì)本身原(yuán)☀️理與制(zhi)造質量(liàng)所決定(ding)，它在過(guò)程控制(zhì)應用中(zhōng)是重要(yao)的指标(biao)。而精度(du)除取決(jue)于重複(fu)性外，尚(shàng)與量值(zhí)标定系(xì)統有關(guan)。在實際(ji)應用中(zhōng)，儀表優(you)良的重(zhòng)複性♌被(bèi)許多因(yin)素包括(kuò)流♻️體粘(zhān)度、密度(dù)等變化(huà)所幹擾(rǎo)，都會影(yǐng)響🈲測量(liang)精度。若(ruo)儀表輸(shū)出🤩特性(xing)是非線(xian)性的，則(zé)這🏃🏻種影(ying)響更爲(wèi)突出。
　　流(liu)量儀表(biao)輸出主(zhǔ)要有線(xian)性和平(ping)方根非(fei)線性兩(liang)種🥵。大🤩部(bu)分流量(liàng)儀表的(de)非線性(xing)誤差不(bu)列出單(dan)獨指标(biāo)🐅，而包含(han)在🐕基本(běn)誤差内(nèi)。然而對(duì)于寬流(liú)量範圍(wei)脈沖輸(shū)出用🤟作(zuò)總量積(ji)算的儀(yi)表，線性(xìng)度是一(yi)個重要(yào)指标，使(shi)有可能(néng)在流量(liàng)❓範圍内(nei)用同一(yī)個儀表(biǎo)常數，線(xian)性度差(cha)就要降(jiang)低儀表(biao)精度。
　　用(yong)于脈動(dòng)流動場(chǎng)所，應注(zhu)意儀表(biǎo)對流動(dong)階躍變(biàn)化的響(xiǎng)應。有些(xiē)使用場(chang)所要求(qiu)儀表輸(shū)出跟随(sui)流動變(bian)化，而🆚另(lìng)一些爲(wei)獲得綜(zōng)合平均(jun)值隻要(yào)求有較(jiao)慢響應(ying)的輸出(chu)。瞬态響(xiǎng)應(transientresponse)常以(yǐ)時間常(chang)數或響(xiang)應頻率(lǜ)表示，其(qí)值前者(zhě)從幾毫(hao)秒到幾(jǐ)秒♊，後者(zhe)在數百(bai)赫茲以(yǐ)下，配用(yòng)顯示儀(yi)表可能(neng)相當大(da)地延長(zhǎng)響應時(shí)間。Redmedloc認爲(wei)儀表的(de)流量上(shàng)升和下(xia)降的動(dòng)态響應(yīng)不對稱(cheng)會急劇(ju)增加測(cè)量誤差(chà)[3]。
2.3流量計(ji)安裝的(de)影響
　　管(guǎn)線布置(zhi)的偏離(lí)造成的(de)安裝誤(wu)差是普(pu)遍性的(de)，其主要(yào)原因是(shì)現場不(bú)能滿足(zu)直管段(duan)要求的(de)長度。在(zai)流量計(jì)安💯裝時(shí)⛷️首先♍應(yīng)考慮管(guan)道的布(bu)置和天(tiān)然氣🌐的(de)流動方(fang)向，有些(xie)雖然是(shì)能雙向(xiang)工作的(de)儀表，在(zài)安💋裝時(shí)也要考(kǎo)慮正向(xiàng)和反向(xiang)之間測(cè)量性能(neng)是否存(cún)在差異(yì)。
　　大部分(fen)流量計(ji)儀表或(huò)多或少(shao)會受進(jin)口流動(dòng)狀況的(de)影響，因(yīn)而必須(xū)保證測(ce)量流體(ti)的良好(hǎo)流動狀(zhuang)況。輸送(song)管道上(shang)安裝的(de)定排量(liàng)泵、往複(fú)式壓縮(suo)機、振蕩(dang)着的閥(fá)或調節(jiē)🌐器等都(dōu)是常見(jiàn)的脈動(dong)源，上遊(you)管道布(bù)置和阻(zu)流件會(hui)引起流(liú)動擾動(dong)，另外管(guǎn)道直徑(jing)和方向(xiang)的急劇(jù)改變等(děng)不良布(bù)置，都會(hui)産生脈(mo)動，流量(liàng)🛀🏻計來不(bú)及跟随(suí)記錄脈(mo)動擾動(dòng)，帶來測(ce)量誤差(chà)。因此應(ying)考慮在(zai)儀表前(qian)後管道(dao)安裝支(zhi)撐件。雖(sui)然脈動(dòng)緩沖🙇‍♀️器(qì)可清除(chú)或減小(xiǎo)泵與壓(yā)縮機的(de)影響，然(ran)而流量(liang)計還是(shi)應盡可(ke)能避開(kāi)振動或(huò)振動源(yuán)爲好[3]。
　　流(liú)量計的(de)信号輸(shū)出顯示(shi)有流量(liàng)(體積流(liú)量或質(zhi)量流量(liàng))、總量、平(píng)均流速(su)、點流速(sù)幾種，亦(yì)可分爲(wei)模拟量(liàng)(電流或(huo)電壓)和(hé)脈沖量(liang)。目前大(da)部分儀(yi)表系統(tong)，在儀表(biao)上或其(qí)附近結(jie)合着電(dian)子設🌐備(bèi)。大功率(lü)電源不(bu)僅會使(shǐ)儀表輸(shū)出脈沖(chong)波動，還(hái)會㊙️影響(xiang)儀表工(gong)作性能(neng)‼️，如 電磁(cí)流量計(jì) 的磁場(chǎng)被畸變(biàn)，影響測(ce)量精度(du)。因此電(diàn)氣連接(jie)應有抗(kang)雜散電(diàn)平幹擾(rao)的能力(li)，并且信(xin)号電纜(lan)應盡可(kě)能遠離(li)電力電(diàn)纜和電(diàn)㊙️力源，将(jiāng)電磁幹(gàn)擾和射(shè)頻幹擾(rǎo)📱降至最(zui)低水平(píng)。
2.4環境條(tiáo)件方面(miàn)的影響(xiǎng)
　　因所使(shǐ)用環境(jìng)條件不(bu)同于預(yu)期的，使(shǐ)儀表的(de)一些性(xìng)能參數(shu)和硬件(jiàn)方面也(ye)随之發(fa)生了改(gǎi)變，從而(er)會改變(bian)流量計(ji)測量結(jié)果。例如(rú)：環境溫(wēn)度或介(jie)質溫度(du)☔的急劇(jù)變化引(yin)起濕度(dù)的變化(huà)🔴，高濕度(dù)會加速(sù)大氣腐(fǔ)蝕和電(dian)⭕解腐蝕(shi)并降低(di)電氣💛絕(jué)緣，低濕(shī)度則容(róng)易🌂産生(shēng)靜電。
　　儀(yí)表的電(dian)子部件(jian)和某些(xie)儀表流(liú)量檢測(ce)部分易(yì)受環境(jing)⭕溫度💋變(biàn)化影響(xiǎng)。例如，儀(yí)表尺寸(cun)變化，通(tong)過儀表(biǎo)殼體傳(chuán)熱㊙️改變(biàn)流體密(mi)度💃🏻和粘(zhān)度等，影(ying)響到顯(xiǎn)示儀表(biao)電子元(yuan)件時，将(jiāng)降低測(ce)量精度(dù)。
　　此外，影(yǐng)響孔闆(pǎn)流量計(jì)計量的(de)因素還(hai)有氣體(tǐ)流速造(zào)🌈成雷諾(nuò)數範圍(wei)不符合(he)标準規(gui)定、管道(dao)粗糙度(dù)影響等(deng)。
3解決孔(kǒng)闆流量(liang)計計量(liang)問題的(de)途徑
3.1加(jiā)強管理(li)，提高人(rén)員素質(zhì)
　　孔闆流(liú)量計易(yì)于偏離(lí)标準的(de)原因在(zai)于儀表(biao)本身的(de)工作🧑🏽‍🤝‍🧑🏻原(yuán)理與結(jié)構特點(diǎn)，儀器自(zi)身誤差(chà)是制造(zào)時🔅産生(sheng)的，安裝(zhuang)和使用(yong)誤差則(ze)是在安(ān)裝時或(huò)長期使(shǐ)用中由(yóu)于流體(ti)介質腐(fǔ)蝕、磨損(sun)、沾污等(děng)造成的(de)。因此，應(ying)嚴格按(àn)技術要(yao)求安裝(zhuang)流量計(ji)量系統(tǒng)👅，消除安(ān)裝🔞誤差(cha)。在使用(yong)♉過程中(zhōng)，操作人(rén)員應做(zuò)好㊙️系統(tong)的檢修(xiū)、維護、保(bao)養工作(zuò)，延長其(qí)使用壽(shòu)🔞命，減小(xiao)計量誤(wu)差。同時(shí)，在實際(ji)💋應用中(zhong)應強化(huà)宣貫《天(tian)然氣流(liu)量的标(biao)準♈孔闆(pǎn)計量方(fāng)法》(SY/6143-1996)的力(li)度。其中(zhong)提到了(le)減少誤(wù)差的方(fāng)法。如附(fu)錄“節流(liú)裝置在(zai)使用中(zhong)出現部(bu)分偏離(li)标準規(gui)定的處(chù)理”中規(guī)定在實(shí)♉際應用(yong)中采取(qu)在流出(chū)系數中(zhong)增加2個(gè)修正系(xi)數，即孔(kong)闆入口(kou)尖銳度(du)修正系(xì)👅數和管(guǎn)壁粗糙(cao)修正系(xi)數或者(zhě)采用可(kě)換孔闆(pǎn)節流裝(zhuang)置。因此(cǐ)在天然(ran)氣計量(liàng)的實際(jì)應用中(zhōng)應深入(ru)研究，吃(chi)透《天然(ran)氣流量(liang)的标準(zhun)孔闆計(ji)量方法(fa)》的精髓(sui)，嚴格按(an)标準規(gui)定安裝(zhuang)、使用、處(chù)💰理數據(ju)，保證天(tiān)然氣計(jì)量的準(zhun)确性。
3.2測(ce)量儀表(biǎo)的正确(què)選用
　　測(ce)量儀表(biao)應首選(xuan)标準節(jiē)流裝置(zhì)，當流量(liang)變化範(fan)圍大時(shí)要考慮(lü)用寬量(liàng)程智能(neng)差變，其(qí)它類型(xing)檢測儀(yi)🤩表在相(xiàng)應的計(jì)量天㊙️然(rán)氣的标(biao)準出台(tái)前，應慎(shèn)重選用(yòng)，二次儀(yí)表的計(ji)量模☀️型(xíng)應符合(he)SY/T6143-1996的要求(qiú)計算FZ能(neng)輸入組(zǔ)份，實時(shí)計算C值(zhí)。
3.3加強技(jì)術培訓(xun)，借鑒國(guó)外經驗(yàn)
　　引進、消(xiāo)化、吸收(shou)近幾年(nián)發展起(qi)來的天(tiān)然氣計(ji)量新技(jì)🚶術。從國(guo)外情況(kuang)來看，在(zài)天然氣(qi)國際貿(mao)易中能(néng)量計量(liang)幾乎已(yǐ)全🔆面取(qǔ)代傳🌂統(tǒng)的體積(jī)計量，而(er)我國的(de)天然氣(qi)計量領(lǐng)域中體(ti)積計量(liang)仍占統(tǒng)治地位(wei)。爲了盡(jin)快與國(guó)😄際接軌(gui)，使用單(dan)位可以(yi)與各科(ke)研究院(yuan)所🙇‍♀️聯合(hé)攻關，開(kai)展天然(rán)氣能量(liàng)計量的(de)試驗工(gōng)作，并在(zai)此基礎(chǔ)上完成(cheng)标準化(hua)。爲了加(jiā)快試驗(yàn)進度，建(jian)議引進(jìn)國外先(xian)進的在(zài)線氣相(xiang)色譜系(xì)統💛和流(liú)量計算(suan)機，在消(xiao)化引進(jin)技術的(de)🔴基礎上(shàng)發展适(shì)合我國(guo)國情的(de)天然氣(qì)能量計(jì)量系統(tong)🍓。

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