标準孔闆流量(liàng)計 的設計安裝(zhuāng)要求及氣質要(yào)求比較苛刻，在(zai)實際工況條件(jiàn)下，因很難符合(hé)因GB/T21446--2008《用标準孔闆(pan)流量計測量天(tian)然氣流量》國家(jiā)标準的要求，因(yin)此必會産生流(liú)量計計量附加(jiā)誤差。本文結合(he)現場實際情況(kuang)，對産生計量附(fù)加誤差的原因(yīn)進行分析及解(jiě)決方法進行探(tan)讨。
一、孔闆流量(liàng)計測量原理.
　　當(dāng)流體流經管道(dao)中的孔闆時,流(liu)束将在孔闆處(chù)形成局部收縮(suo)(像河流中的狹(xiá)小處一樣),流速(sù)增加、靜壓力降(jiàng)低,在孔闆前後(hòu)産生微小的靜(jing)壓力差(稱爲差(chà)壓)。流體的流速(sù)增快,孔闆前後(hou)産生的差壓相(xiàng)應增大,從而可(ke)以通過測量差(cha)壓來間接測量(liàng)天然氣流量的(de)大小。流量測量(liang)系統原理如圖(tu)1所示,(a)爲流量測(cè)量儀表流程圖(tu);(b)爲流量主參數(shù)記錄和流量計(jì)算積算系統方(fāng)框圖。
 
二、産生計(ji)量附加誤差的(de)原因分析
1.上下(xia)遊直管段長度(du)不夠,彎頭過多(duo)
　　直管段長度不(bú)夠，氣流得不到(dào)充分發展,将造(zao)成計量結果的(de)較大誤差。GB/T21446--2008規定(dìng)的最短直管段(duàn)長度,在現場實(shi)際中一般很難(nán)得到滿足,特别(bie)是由于輸氣工(gong)藝等原因,計量(liàng)裝置的.上遊往(wang)往都存在彎頭(tou)。如果是單彎頭(tou)或平面雙彎頭(tóu)将使計量結果(guǒ)偏高，對于多個(ge)彎頭,将使計量(liang)結果偏低。因此(cǐ)應該在節流裝(zhuang)置之前加裝整(zheng)流器,避免旋轉(zhuan)流、渦流對計量(liàng)的影響。
2.天然氣(qì)的氣質和氣流(liu)條件
　　GB/T21446--2008規定,通過(guo)孔闆的天然氣(qi)是經淨化處理(li)後的天然氣,氣(qi)流的流動應是(shì)保持亞音速的(de)穩定的或僅随(sui)時間緩慢變化(hua)的，氣流是均勻(yun)單相的牛頓流(liu)體。若氣體含有(you)質量分數不超(chao)過2%的固體或液(ye)體微粒,且呈均(jun)勻分散狀态，也(yě)可以認爲是均(jun1)勻單相的牛頓(dun)流.體。氣流流經(jing)孔闆以前,其流(liu)束應與管道軸(zhou)線平行,氣流流(liu)動應爲充分發(fā)展紊流且無漩(xuán)渦，管道橫截面(miàn)所有點上的漩(xuán)渦角小于20,即認(rèn)爲無漩渦。
　　通過(guò)計量調查發現(xiàn),目前，在油田天(tiān)然氣計量中約(yue)50%的計量點其氣(qì)流條件具有以(yǐ)下兩個特點:
(1)氣(qì)體流量不穩定(ding),并随時間周期(qī)性地大幅度變(biàn)化,屬脈動流體(tǐ)。
産生脈動源的(de)原因:
①往複式壓(yā)縮機、發動機和(he)葉片式增壓機(jī)。
②調壓閥猛開關(guān)或者閥芯松動(dong)和磨損。
③大量水(shuǐ)或油的冷凝物(wu)在管線中不規(guī)則運動。
(2)氣質中(zhong)含水量大,并夾(jia)帶原油及微量(liàng)顆粒雜質,氣流(liú)流經節流裝置(zhi)時産生凝析液(yè)。
　　氣質、氣流條件(jian)達不到GB/T21446--2008中規定(ding)的要求,必将産(chan)生計量附加誤(wù)差。爲了獲得正(zheng)确的計量值,必(bi)須抑制氣流的(de)脈動及消除氣(qì)質中的水分及(jí)雜質。
解決措施(shī):
　　進入流量計的(de)氣體必須先通(tong)過氣液分離器(qi)、過濾器。
①把測量(liàng)管裝在對消除(chu)脈動來說較爲(wèi)有利的位置,例(li)如裝在調壓閥(fa)的入口或遠離(li)脈動源。
②爲了減(jiǎn)少脈動幅度,可(kě)在脈動源和測(cè)量管之間的管(guǎn)線.上加裝-一個(gè)容器,或者設計(jì)專門的脈動衰(shuai)減器。把節流閥(fa)或限流器裝在(zài)脈動源和測量(liang)管之間是減少(shǎo)脈動的最有效(xiào)方法,但是這種(zhong)方法壓力降過(guò)大,除非條件許(xu)可,否則不宜采(cai)用。
③在差壓仍然(ran)保持較高的前(qián)提下，操作可用(yòng)較小的測量管(guan),而孔闆開孔直(zhí)徑基本不變。
④在(zài)流量計前後取(qu)壓管出口處分(fèn)别加裝-一個具(jù)有-定容積的氣(qi)液分離器,使進(jin)入流量計的差(cha).靜壓信号達到(dao)先氣液分離及(jí)緩沖後再進入(rù)計量裝置。
⑤導壓(yā)管路.上的.上、下(xià)遊導壓閥應選(xuan)用大通徑的球(qiú)型閥。
⑥爲了防止(zhǐ)導壓管的凍堵(du)，必須對導壓管(guan)路進行保溫,并(bing)增加加熱補償(chang)保溫措施。
⑦對于(yu)因下遊波動源(yuan)而引起計量點(diǎn)氣流脈動的情(qing)況,可通過調整(zhěng)流量計下遊側(cè)閥門的閥位(關(guān)小),使計量點氣(qi)流脈動幅度減(jiǎn)小。試驗證明,采(cǎi)用關小計量管(guǎn)下遊閥的方法(fa)來控制氣流的(de)脈動效果十分(fen)明顯。此方法在(zài)實際使用時，必(bi)須在确保安全(quán)生産的情況下(xià)進行。試驗證明(míng),通過上述方法(fǎ)能有效地抑制(zhì)氣流的脈動消(xiao)除氣質中的水(shui)分及雜質,減少(shao)流量計的計量(liàng)附加誤差。
3.标準(zhǔn)孔闆
(1)在長時間(jiān)的使用過程中(zhōng)，标準孔闆由于(yú)被天然氣侵蝕(shi)或機械磨損而(er)産生變形，孔闆(pan)的光潔度下降(jiàng),入口的尖銳程(cheng)度變圓，使其圓(yuán)弧半徑不能滿(man)足标準要求。尖(jian)銳度變圓後對(dui)計量的影響是(shì)使計量數據比(bǐ)實際流量偏低(dī),最大可能達到(dao)偏低10%。
(2)标準中規(guī)定孔闆厚度E應(ying)介于孔闆開孔(kǒng)厚度e與0.05D之間。如(ru)果超出這個範(fan)圍，将使氣流流(liu)過孔闆的阻力(li)損失增大,使計(jì)量值比實際流(liu)量高，造成1%以内(nèi)的附加計量誤(wu)差。
(3)孔闆孔徑尺(chǐ)寸測量不準确(què)。沒有及時送到(dao)檢定部門進行(hang)檢定,而是用遊(you)标卡尺在現場(chǎng)進行測量,由于(yú)沒有在标準狀(zhuàng)況下(絕對壓力(lì)爲101.325kPa,熱力學溫度(du)爲293.15K)進行檢定.當(dang)現場溫度較高(gao)時,所測孔闆孔(kong)徑值将偏高,造(zào)成流量計算值(zhi)比實際流量值(zhi)偏高。
(4)孔闆裝反(fan).使差壓降低.造(zào)成計量氣量比(bǐ)實際氣量偏小(xiao)約10%-17%。
解決措施:
　　以(yi)上分析了産生(shēng)計量附加誤差(cha)的原因，爲了消(xiāo)除或減少附加(jiā)誤差,必須做如(ru)下幾項工作:
①根(gen)據誤差産生的(de)原因,采取相應(yīng)的措施。爲了正(zhèng)确測量流量,孔(kǒng)闆闆面必須平(píng)整、幹淨,并且與(yu)管道的軸線垂(chuí)直。孔闆開孔與(yu)管道軸線同軸(zhou)同心,上遊邊緣(yuán)必須是矩形,直(zhi)角入口G+分尖銳(ruì).銳緣如果形成(chéng)圓弧rk,則rk必須小(xiǎo)于等于0.0004d。當有斜(xié)邊開孔的孔闆(pan)被使用時,必須(xū)把斜邊面向下(xia)遊安裝,否則會(hui)測量不準,造成(chéng)8%以上的負誤差(cha)。應當記住很重(zhong)要的一-點,孔闆(pan)即使僅有細微(wēi)的不标準(如孔(kong)闆開孔d入口邊(bian)緣缺口,闆面彎(wān)曲、加工粗糙,邊(bian)緣不尖銳,no>.004d,闆面(miàn)髒,闆面方向安(ān)裝不當等),也會(huì)引入嚴重的測(cè)量附加誤差。所(suǒ)以在孔闆設計(jì)加工.檢驗.安裝(zhuāng)和使用中,--定要(yao)确保符合标準(zhun)。确保孔闆平整(zheng)幹淨不變形、無(wu)缺口和無撞擦(cā)傷、直角入口邊(bian)緣尖銳,以及正(zheng)确安裝都是十(shi)分重要的。
②定期(qī)對孔闆進行檢(jiǎn)查、清洗，按檢定(dìng)周期及時送到(dao)檢定部門進行(háng)檢定。
③爲了避免(miǎn)人爲過失造成(cheng)的計量誤差，要(yao)加強計量管理(lǐ)和人員的培訓(xùn)工作。
4.差壓變送(sòng)器
　　差壓變送器(qi) 是指能将差壓(ya)值變換成(4~20)mA标.準(zhun)模拟信号輸出(chū)至流量管理器(qì)或工業控制機(jī)的儀表。很大程(chéng)度上,其精度的(de)高與低、性能的(de)好與壞,對流量(liàng)計的計量結果(guǒ)影響十分大。實(shi)際工作中，由于(yú)沒有按照設計(ji)要求進行差壓(yā)變送器的選型(xing).安裝和使用中(zhong)的維護保養,導(dǎo)緻流量計産生(sheng)計量附加誤差(cha)的情況經常發(fa)生。
(1)差壓變送器(qi)的精度等級和(he)量程範圍的選(xuǎn)擇不正确,沒有(you)按照GB/T18603--2001《天然氣計(jì)量系統技術要(yào)求)進行選型，就(jiu)會造成“小馬拉(la)大車或大馬拉(la)小車”現象的出(chu)現.進而引入計(jì)量附加誤差。
(2)差(cha)壓變送器的零(líng)位偏高(或低),造(zao)成差壓值偏大(dà)(或小),使計算氣(qì)量比實際氣量(liàng)偏大(或小)。
(3)差壓(yā)變送器的三閥(fa)組漏氣或堵塞(sāi)。高壓閥漏氣，将(jiang)導緻計算氣量(liàng)比實際氣量偏(pian)小，低壓閥漏氣(qi)将導緻計算氣(qi)量比實際氣量(liàng)偏大,平衡閥内(nèi)漏将導緻計算(suan)氣量比實際氣(qi)量偏小。
解決措(cuò)施:
①嚴格按照GB/T18603-2001的(de)要求進行選型(xing)、安裝。
②定期對差(cha)壓變送器進行(hang)回零檢查,發現(xian)有異常或超差(cha)情況時,及時進(jìn)行校準到期檢(jian)定。
③定期對差壓(ya)變送器進行排(pai)污驗漏檢查。
④冬(dōng)季氣溫下降，特(tè)别是油田伴生(shēng)氣含水量增多(duo)，易發生凍堵,需(xu)增加排污次數(shù),給差壓變送器(qi)加裝保溫設備(bei)(如加保溫箱和(he)伴熱帶)。
5.差壓信(xin)号傳遞失真及(ji)引入的誤差
　　差(chà)壓信号傳送失(shi)真使得差壓變(bian)送器上接收到(dào)的差壓信号與(yu)節流裝置所産(chǎn)生的差壓信号(hào)不相等,從而引(yǐn)起計量附加誤(wu)差。差壓信号傳(chuan)送失真包括穩(wěn)态值失真和動(dong)态失真。在穩定(dìng)流條件下隻存(cún)在穩态值失真(zhēn),在脈動流條件(jiàn)下,既可能存在(zai)穩态值失真又(you)會有動态失真(zhen)。穩态值失真可(ke)能引起的部位(wei)和原因有導壓(ya)管引向不合理(lǐ)、切斷閥設置不(bú)當、隔離液液位(wei)高度不相等、正(zheng)負壓引壓管坡(pō)度不合理.管内(nei)介質密度不相(xiàng)等、 三閥組 積液(yè)等。
(1)切斷閥設置(zhi)不當引起的誤(wù)差
　　GB/T21446-2008要求導壓管(guǎn)路上的閥門除(chu)排污閥以外應(yīng)采用與導壓管(guan)同内徑高密封(fēng)性能的閥門,優(yōu)選直通球閥。但(dan)有的節流裝置(zhì)廠家提供的取(qu)壓閥門卻是針(zhen)形閥,很容易造(zào)成堵塞和凍堵(du),需要在訂貨時(shí)讓廠家直接配(pèi)備球閥或進行(hang)現場更換。
(2)隔離(li)液液位高度不(bú)相等引起的誤(wu)差
　　導壓管線中(zhōng)帶隔離器是爲(wei)了利用隔離液(ye)将腐蝕性介質(zhi)同差壓變送器(qì)隔離。隔離液剛(gāng)剛充罐時.通過(guò)三閥組的平衡(heng)閥能使兩隻隔(gé)離容器中的隔(gé)離液液位高度(dù)相等,但是運行(háng)-段時間後由于(yu)隔離液洩漏或(huo)在運行時誤開(kai)平衢閥,導緻隔(ge)離液液位高度(dù)不相等,從而引(yin)入附加差壓。
(3)導(dao)壓管線引起的(de)傳送失真
　　節流(liu)裝置導壓管的(de)作用是将節流(liú)裝置所産生的(de)差壓信号不失(shī)真地傳遞到差(cha)壓變送器，但從(cong)現場的實際情(qing)況看,導壓管的(de)配置還存在很(hěn)大問題。
①上遊或(huò)下遊導壓管漏(lòu)氣主要發生在(zài)焊縫、閥門盤根(gen).排污閥處,将使(shi)計量誤差增大(da)。
②導壓管路過長(zhǎng),産生靜、差壓信(xin)号的失真.造成(cheng)計量附加誤差(chà)。
③導壓管過細，造(zao)成管路堵塞,冬(dong)季凍堵,計量儀(yi)表不能正常運(yun)行。
④上、下遊導壓(ya)管方向接反,造(zao)成差壓信号嚴(yán)重偏;小,計量誤(wù)差約30%。
⑤保證導壓(ya)管線合理的坡(pō)度是爲了使管(guǎn)内可能出現的(de)氣泡較快地升(sheng)到氣體收集器(qi)内或母管内，使(shǐ)管内可能出現(xian)的凝液較快地(di)下沉到沉降器(qi)排污閥或母管(guan)内。導壓管線的(de)内徑和被測流(liu)體的性質與總(zong)長度有關，如表(biǎo)1所示。導壓管線(xian)應垂真或傾斜(xie)敷設,其坡度應(yīng)不少于1:12,對黏度(du)較高的流體,其(qi)坡度還應增大(da),當導壓管線的(de)傳送距離大于(yú)30m時.應分段傾斜(xie)，并在最低點設(shè)置沉降器和排(pai)污閥。當不出現(xiàn)凝液時可酌情(qíng)降低傾斜度。
 
　　爲(wèi)避免正負壓信(xìn)号管内介質溫(wen)度不-緻，導緻密(mi)度出現差異,引(yǐn)起傳送失真，正(zheng)負壓管線應盡(jin)量靠近敷設，尤(yóu)其是導壓管線(xian)中出現凝液時(shí),導壓管線中的(de)凝液會因環境(jìng)溫度太低而凝(ning)固、結晶或結冰(bīng)，因此需要伴熱(re)保溫。
以上分析(xi)了産生計量誤(wù)差的原因，要解(jie)決問題還必須(xu)做好以下工作(zuo):
(1)嚴格按照标準(zhun)的要求進行導(dao)壓管的設計安(an)裝。
(2)新建計量裝(zhuang)置時對施工質(zhi)量要高标準嚴(yan)要求，加強現場(chǎng)技術監督。
(3)加強(qiáng)計量裝置的日(ri)常管理,加強對(dui)計量裝置、計量(liang)儀表檢查維護(hu)，确保計量裝置(zhì)無跑、冒、滴、漏現(xiàn)象的發生。
(4)對氣(qi)質可能出現凝(ning)析液或環境溫(wēn)度較低時,應定(ding)期對儀表的導(dǎo)壓管路進行放(fang)空排污及蒸汽(qì)吹掃,确保導壓(ya)管暢通。
三、結束(shù)語
　　解決了上述(shù)問題就能極大(dà)地消除流量計(ji)的計量附加誤(wù)差。但影響流量(liàng)計的計量誤差(cha)因素很多,如天(tian)然氣的組分影(yǐng)響.管道粗糙的(de)影響、電信号引(yin)線的影響.上下(xia)遊用戶計量方(fāng)式不同等。因此(ci),不僅要解決上(shang)述問題,還要改(gai)進工藝流程，加(jia)強計量監督檢(jian)查,提升計量人(ren)員的業務水平(píng),讓他們熟悉計(ji)量法律法規及(ji)計量交接協議(yi)的規定。隻有這(zhè)樣,才能使流量(liàng)計的計量附加(jiā)誤差降至最低(dī),提高标準孔闆(pǎn)流量計的計量(liang)正确率。

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