摘要(yào):标準孔闆(pan)流量計 因(yīn)其複雜的(de)測量原理(lǐ)和對流體(tǐ)性能的嚴(yán)格要求及(jí)苛刻的安(ān)裝條件,使(shi)得測量結(jie)果的精度(dù)受到較多(duo)的因素影(ying)響🐪。簡要介(jiè)紹了影響(xiang)标準孔闆(pǎn)流量計測(ce)量天然氣(qì)流量的相(xiang)關因素,并(bìng)提出針對(duì)這些因素(su)的應對措(cuò)施。
　　标準孔(kong)闆流量計(ji)是根據能(neng)量守恒和(he)流動連續(xù)性方程,在(zài)流‼️體通過(guò)節流裝置(zhi)時流速增(zēng)加靜壓降(jiàng)低🐇，流體✂️流(liú)速越大，在(zai)孔🌍闆前後(hòu)産生的差(cha)壓也越大(da)，通過測量(liang)差壓來測(ce)量通過孔(kǒng)闆的流體(tǐ)的流量,見(jian)式(1):

　　式中：ｑｖｎ—流(liu)體在标準(zhun)參比條件(jiàn)下的體積(jī)流量；ｃ—流出(chū)系數；ε—可膨(peng)脹性系數(shu)；β—直徑比；ｄ—操(cāo)作條件下(xià)孔闆開孔(kǒng)直徑；ΔＰ—差壓(yā)；ρ１—流體在操(cāo)作條件✨下(xia)上遊取壓(ya)孔處密度(dù)；ρｎ—标準參比(bi)條件下的(de)密度。
　　标準(zhǔn)孔闆流量(liàng)計具有技(jì)術成熟,生(shēng)産安裝标(biao)準化❓,性能(neng)穩定等優(yōu)點,廣泛用(yong)于石化和(he)城鎮燃氣(qi)行業的天(tiān)然氣測量(liàng)。但由于其(qí)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼複雜的測(ce)量原理和(he)苛刻的安(ān)裝♻️條件及(ji)對流體性(xìng)能的嚴格(ge)要求,存在(zai)較多影響(xiǎng)其測量結(jié)果精度的(de)因素。結合(hé)多年來對(dui)标準☀️孔闆(pǎn)流量計的(de)工藝設計(ji)使用及維(wei)護經驗,簡(jiǎn)要論述一(yī)下影響标(biāo)準孔闆流(liu)量計測量(liàng)天然氣流(liu)量精度的(de)因素并提(ti)出應對措(cuò)施。
1工藝設(she)計.上的影(ying)響因素
1.1前(qian)端直管道(dào)不符合規(gui)範要求
　　在(zài)輸配站場(chǎng)中，由于受(shòu)場地和工(gōng)藝的流程(cheng)的限制,不(bú)可避🈲免的(de)要在節流(liu)孔闆前端(duan)設置三通(tong)、彎頭、閥門(mén)、等管件和(he)輸配設備(bei)。标準孔闆(pan)流量計測(ce)量天然氣(qi)的前提是(shì)流體爲充(chōng)分發展的(de)紊流狀态(tai)的單相流(liu)，流速在管(guan)道内沿軸(zhóu)線均勻對(dui)稱分布📧。節(jie)流孔闆前(qian)端的管件(jiàn)和輸配設(shè)備必将對(dui)天然氣形(xing)成阻流、轉(zhuan)向和流速(su)分布的改(gǎi)變,爲了獲(huo)得符合要(yào)求的流體(tǐ),必須要使(shi)節流裝置(zhi)前端和阻(zu)流💃件之間(jian)有足夠長(zhang)☀️的直管段(duàn)。按照GB/T21446 - 2008 5.3的規(gui)定,孔闆與(yu)阻流🐉件❓間(jian)的最短長(zhǎng)度應符合(he)表1規定。

　　由(yóu)表1可知，除(chú)去在β取極(jí)小值的0.2的(de)情況外,對(duì)于其他⚽的(de)💋β值前端直(zhí)管段普遍(biàn)在20D以上。對(duì)于這樣的(de)直管段長(zhǎng)度✊要求,在(zai)工藝設計(jì)上顯然是(shi)難以完全(quán)滿足規範(fan)要求的。因(yin)此在前端(duān)直管長度(dù)上不是所(suo)有标準♌孔(kǒng)闆流量計(jì)都能夠滿(mǎn)足規範要(yao)求的。這是(shì)影響标準(zhun)孔闆流量(liàng)計測量精(jing)度-大因素(su)。
1.2 采用了較(jiào)大的計量(liàng)管或較大(da)的孔徑比(bǐ)
　　在進行流(liú)量計設計(ji)時,一般會(hui)上浮一定(ding)的裕量,采(cai)用💘較大㊙️的(de)計量管。但(dan)在實際的(de)供氣中,用(yòng)氣量往往(wǎng)達不㊙️到設(shè)計流量,造(zào)成在運行(hang)時天然氣(qì)流體的管(guǎn)徑雷諾數(shù)較小。根據(ju)流體力學(xue),天然氣管(guan)徑雷諾數(shu)✊越小其質(zhi)子和其中(zhōng)⛹🏻‍♀️的微粒擴(kuo)散越弱,這(zhè)既不利于(yú)天然氣流(liu)體在計量(liang)管内形成(cheng)流速分🌈布(bù)均勻的紊(wěn)流,又會造(zao)成固體微(wēi)粒凝聚形(xíng)成兩相流(liú)。同時雷諾(nuò)數越小流(liú)體抵禦管(guǎn)道内壁粗(cū)糙度影響(xiang)的能力越(yuè)⭐弱。因此計(jì)量管選擇(zé)過大将會(huì)對測量結(jié)果的精度(du)産生不利(li)影響。從表(biǎo)1可知在同(tong)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼一阻流件(jiàn)下,孔徑比(bi)🧡越大要求(qiu)前端直管(guǎn)段越長,這(zhe)就意味如(ru)👉果采用的(de)β值越大,越(yue)難以滿足(zú)規範的技(ji)術要求。因(yin)此在設計(ji)中采用大(da)管徑計量(liang)管或是大(da)孔徑比，都(dou)将對測量(liang)結果的精(jing)度産生不(bú)利影響。
1.3 采(cǎi)用先調壓(ya)後計量的(de)工藝
　　該方(fāng)式可在标(biāo)準孔闆處(chu)可以得到(dào)較穩定的(de)靜壓,但☎️是(shì)調壓❗閥卻(que)會嚴重影(ying)響天然氣(qi)的流态。目(mu)前調壓閥(fá)☎️體内的天(tiān)然氣通道(dao)絕大部分(fen)爲U型通道(dao),且閥口開(kāi)度隻有10來(lái)毫米甚🧡至(zhi)幾毫米,天(tiān)然氣在經(jing)過調壓閥(fa)後,流态和(he)流速都變(bian)得極爲不(bú)穩定,并且(qiě)調壓閥閥(fá)口開度頻(pin)繁的調節(jie)⚽還會引發(fa)天然氣脈(mo)動流。天然(rán)氣的流态(tài)根本不能(néng)滿足标準(zhǔn)孔闆流量(liang)計測量天(tian)然氣⛹🏻‍♀️的關(guān)于流體流(liú)🤟态的規定(dìng),這必将對(dui)測量結果(guo)的精度産(chǎn)生較大的(de)影響。這種(zhǒng)影響的大(dà)小根本沒(mei)法從理論(lun)上評估。.
1.4流(liu)動調整器(qi)與孔闆間(jiān)距離不符(fú)合要求
　　流(liu)動調整器(qi)可以減小(xiǎo)孔闆前端(duan)直管段的(de)長度,在安(an)裝位🌈置上(shàng)對于不同(tong)的前端阻(zu)流件是有(yǒu)嚴格要求(qiu)的。在工藝(yì)設計中，往(wǎng)往沒有考(kao)慮前端阻(zu)流器的類(lèi)型和阻流(liu)件與孔闆(pan)間的距離(li),而将流動(dòng)調整器與(yu)孔闆間的(de)距離都簡(jian)化爲13倍🛀🏻計(jì)量管内❌徑(jing),或者直🤩接(jie)将流動調(diào)整器與上(shàng)遊計量管(guǎn)連接。按照(zhào)GB/T21446- 2008相對于♈不(bú)同的阻流(liu)件🤞及其與(yu)孔闆間的(de)距離，流動(dong)調整器與(yu)孔闆間的(de)距離應符(fú)合表2規定(ding)。

　　表2的數據(jù)時在通過(guò)大量實驗(yan)的基礎上(shang)得出的數(shù)據,是标💚準(zhǔn)孔🔴闆流量(liang)計準确測(ce)量的前提(tí)。如不嚴格(gé)🐆執行表2的(de)技術要求(qiú)，将會對測(cè)量結果産(chǎn)生附加不(bu)确定度,其(qí)影響程度(dù)隻有通過(guo)在線校準(zhun)評估。
1.5 計量(liang)系統組件(jian)的影響
　　标(biao)準孔闆流(liú)量計要實(shí)現對天然(ran)氣流量的(de)測量,除🐉了(le)節💔流裝置(zhi)🏃🏻‍♂️外還需要(yao)配備二次(ci)儀表、流量(liang)計算機🐉以(yǐ)及信号處(chù)理與采集(jí)設備,其計(ji)量系統組(zu)成如圖1。

　　從圖1可以(yi)看出，節流(liu)裝置隻是(shì)産生差壓(ya)，要測量天(tian)然氣❗的流(liú)量必須依(yi)靠壓力、 差(chà)壓變送器(qì) 、 溫度變送(song)器 、密度傳(chuan)感器等二(er)次儀表測(cè)量相應的(de)參數并經(jīng)信📞号隔離(lí)、采集和轉(zhuǎn)換後輸人(rén)流量計算(suan)機進行計(jì)算。因此二(er)次儀表、信(xìn)号隔離♋器(qì)的精度等(děng)級和性能(neng)以及流量(liang)㊙️計算機的(de)流量計算(suan)方法,都會(huì)對天然氣(qi)的流量測(ce)量結果直(zhí)接的影響(xiang)。在進行計(ji)量系統設(shè)計時由于(yú)對二次儀(yi)表及信号(hao)隔離器的(de)精度等級(ji)選擇過低(dī),最終導緻(zhì)天然氣的(de)測量精度(dù)超出規定(dìng)的範圍。根(gen)據GB/T18603 - 2014的規定(ding)在不同測(cè)量等級的(de)計量系統(tǒng)中二次儀(yi)表的精度(dù)等級應符(fu)合表3要求(qiu)。

　　另外流量(liàng)計算機的(de)計算模型(xing)編程方法(fǎ)、數據采集(ji)⭕周期、累計(jì)💜算法也會(huì)對最終的(de)測量結果(guǒ)産生影響(xiang)。
2安裝上的(de)影響因素(sù)
2.1節流裝置(zhi)及前後直(zhí)管段安裝(zhuang)影響因素(sù)
　　标準孔闆(pan)流量計的(de)測量公式(shì)中的流出(chū)系數c是在(zài)嚴🚩格的試(shi)驗條件下(xia)得出的,現(xian)場的安裝(zhuang)必須嚴格(gé)按照GB/T21446 -2008執行(hang)，才能确保(bǎo)流出系數(shu)c不發生變(biàn)化。标準孔(kǒng)🈲闆流量🔅計(jì)的調整器(qì)、計量管、節(jie)流裝置等(deng)都通過法(fa)蘭連接,在(zài)安裝是容(róng)易出現各(gè)個部件不(bu)同心，導緻(zhi)孔闆中心(xīn)和計量管(guan)軸線👌不在(zai)同一直線(xiàn)上或孔闆(pǎn)端面與軸(zhou)線🏃🏻不垂直(zhi)。GB/T21446 -2008要求孔闆(pǎn)與軸線傾(qing)斜度不得(de)超過1°,如果(guǒ)超過允許(xǔ)範圍會使(shi)測量結果(guǒ)偏小。通過(guò)現場試驗(yàn)當孔闆傾(qīng)🔴斜度超過(guò)1°時,測量🌈誤(wu)差随β的增(zeng)大而增大(da),最大可達(dá)-3.5%
2.2二次儀表(biǎo)安裝影響(xiǎng)因素
(1)壓力(li)、差壓變送(song)器的導壓(yā)管彎管半(ban)徑過小，管(guǎn)道坡度不(bu)🌈夠,會❄️造成(chéng)壓力、 差壓(yā)波動失真(zhēn)。鉑電阻安(an)裝方向不(bu)對或插入(ru)深度不符(fu)合要求，會(huì)造成溫度(du)測量誤差(chà)。這些會導(dǎo)📞緻因壓力(li)、差壓、溫度(du)測🈲量誤差(cha)而影響天(tian)然氣測量(liàng)結果的精(jing)度。
(2)在标準(zhun)孔闆流量(liang)計計量系(xì)統中，現場(chǎng)變送器與(yu)信号隔離(lí)器之間都(dōu)采用 屏蔽(bì)電纜 連接(jie)。屏蔽層應(ying)在控制端(duan)與工作接(jiē)地連接,現(xiàn)場端浮空(kong)。一些計量(liang)系統錯誤(wù)的采用兩(liǎng)端都與工(gong)作接地連(lián)📱接,或直接(jie)将屏☀️蔽層(céng)與防雷接(jie)地連接。這(zhè)些錯🆚誤連(lian)接不但起(qi)不到防電(dian)磁幹❄️擾的(de)作🐉用，反而(ér)會在屏蔽(bì)層的兩端(duan)形成🌍電勢(shì)差,引起變(bian)送器測量(liang)信号的傳(chuan)輸誤差。
3使(shi)用維護的(de)影響因素(su)
(1)天然氣中(zhong)管道中積(jī)聚液态水(shuǐ)或是在工(gōng)藝中使用(yong)壓⛹🏻‍♀️縮💛機加(jiā)壓，都會引(yǐn)發天然氣(qì)流體脈動(dòng)流。脈動流(liú)🚶‍♀️會引起壓(yā)力和差壓(ya)的呈周期(qi)性的突變(biàn),使壓力、差(cha)壓測量不(bú)準确。在運(yùn)行♋中難免(mian)會在孔闆(pan)、計量管、導(dǎo)壓管内沉(chén)💜積粉塵和(he)積液。由于(yú)㊙️天然氣的(de)連續沖蝕(shí)，計量管内(nèi)壁、孔闆的(de)粗糙✔️度增(zeng)大。這些🏃‍♀️因(yin)素都會導(dǎo)🎯緻測量結(jie)果偏差。
(2)在(zài)使用中注(zhu)重對二次(ci)儀表的校(xiao)驗,忽視了(le)對節流裝(zhuang)置、孔闆的(de)檢查和信(xìn)号隔離器(qi)的校驗。計(ji)量系統作(zuò)爲一個⭐整(zhěng)體,其中任(ren)何一個環(huán)節出現誤(wù)差都會導(dǎo)緻天然氣(qì)的測量誤(wù)差。
(3)目前多(duō)數标準孔(kong)闆流量計(jì)計量系統(tǒng)采用離線(xiàn)氣質分析(xī)，一個月或(huò)一個季度(du)進行一次(cì)采樣分析(xi)，并⚽将分析(xī)結果輸人(rén)流量計♊算(suàn)機用于流(liú)量計算。而(ér)現場天然(ran)🔞氣其組分(fen)是在🏒不斷(duàn)變🤟化的,這(zhe)🛀種離線分(fen)析的方式(shì)必然會對(duì)測量結果(guǒ)産生影響(xiǎng)。
4應對措施(shi)
4.1在設計上(shang)簡化工藝(yi)流程,保證(zhèng)前端直管(guǎn)段的長度(du),流動調整(zheng)🔴器要嚴格(gé)按規定的(de)位置設計(jì)在滿足流(liú)量的情況(kuang)下采用小(xiao)計量管和(hé)較小的β值(zhí),以犧牲一(yi)定的壓力(lì)來确保前(qián)端直管段(duan)長度和天(tian)然氣流态(tài)符合規範(fàn)要求。嚴格(gé)執行先計(ji)量後調壓(ya)的流程,避(bì)📱免計量受(shòu)調壓的影(yǐng)響。計🔞量儀(yi)表應由計(ji)量工程師(shī)根據流量(liang)、壓力等參(can)數選擇,使(shǐ)其精度等(děng)級、量程和(he)性能滿足(zu)測量要求(qiú)。
4.2安裝是确(què)保标準孔(kong)闆流量計(ji)測量準确(què)的重要保(bao)證
　　安裝時(shí)重點控制(zhi)孔闆、計量(liang)管的同心(xīn)度。用于與(yu)計量管連(lian)🌐接的管道(dào)要嚴格檢(jiǎn)查内壁粗(cu)糙度和内(nèi)徑是否符(fú)合要求。加(jiā)強二次儀(yi)表安裝、布(bu)線控制,避(bì)免二次儀(yi)表引人誤(wu)差的影響(xiǎng)因素。
4.3 對天(tiān)然氣進行(hang)除塵、脫水(shui)處理,減少(shǎo)粉塵、液态(tai)水對測量(liàng)結果的影(ying)響
　　在工藝(yi)上設置進(jìn)站緩沖設(she)備，消除流(liú)體的脈動(dong)。定😄期對孔(kǒng)闆🌈、節流裝(zhuāng)置、二次儀(yí)表進行檢(jiǎn)查維護,根(gēn)據流量适(shi)時調整🔞孔(kǒng)闆孔徑,根(gēn)據計量管(guǎn)、孔闆的粗(cu)糙度,對流(liú)👨‍❤️‍👨出系數進(jìn)行修正。定(ding)期校驗時(shi)既要對二(er)次儀表隔(ge)離器進行(hang)單獨校驗(yan)，又要對整(zhěng)個計量系(xì)統進行聯(lian)校，以💰确保(bǎo)測量結果(guo)的準确。縮(suō)短氣質采(cǎi)樣🤩分析周(zhou)期,盡量減(jian)少因氣質(zhì)參數引起(qǐ)的測量誤(wù)差💋。對于大(dà)流量及重(zhong)要測量☁️點(diǎn)應進行🌈周(zhōu)期性的在(zài)線校準，檢(jiǎn)查計量系(xì)統是否符(fú)合技術要(yào)求,實際不(bu)确定度超(chao)出技術要(yao)求時🈲應進(jìn)行在線校(xiào)準系數修(xiu)正。
5結束語(yǔ)
　　随着二次(cì)儀表的應(yīng)用,因二次(cì)儀表測量(liang)誤差造成(chéng)🙇‍♀️的♻️影💰響越(yuè)✨來越小，流(liú)量計算機(ji)的應用,使(shi)流量計算(suan)變得💞快捷(jié)準确，避免(mian)了人工計(jì)算流量的(de)誤差。标準(zhǔn)孔闆流量(liang)計測量的(de)先決條件(jiàn)🐪是流體爲(wei)充分發展(zhan)的紊流狀(zhuàng)态的單相(xiàng)流，流速在(zai)管道内沿(yan)軸線均勻(yun)對稱分布(bù)。其流出系(xi)數也是假(jiǎ)定流體雷(léi)諾數大于(yu)♈10°,且孔闆前(qián)端有很長(zhang)的直管段(duan)的試驗條(tiáo)件下❤️得出(chū).的。由此可(ke)🔞見天然氣(qì)的流态、管(guan)徑雷諾數(shu)以及前端(duan)直管段長(zhǎng)度對測量(liang)🤟結果的精(jīng)度起至🔞關(guān)重要的作(zuo)用,在實踐(jian)中應重點(diǎn)考慮這三(sān)個方面的(de)要求。

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