摘要：孔闆流量(liàng)計 是一種廣泛使(shi)用的容積式流量(liàng)計，本文簡要叙述(shù)了孔闆流量計的(de)工作原理,對孔闆(pan)流量計的計量誤(wù)差及原因進行了(le)分析并提出了相(xiang)應的措施，給✉️工程(cheng)技術人員提供一(yī)☁️定的幫助。
0引言
　　孔(kong)闆流量計結構簡(jian)單，操作較方便，使(shi)用技術成熟，使得(de)其在管道計量中(zhong)得到廣泛應用，據(jù)統計，目前孔闆流(liú)量✌️計是我國❌天然(rán)氣管道計量用得(de)最多的計量設備(bèi)，占整個貿易計量(liàng)的50%左右。爲♉了規範(fan)孔闆流量計量，國(guó)家專門制定了GB2628和(hé)SY/T6143計量标準，對計量(liàng)系統進行了說明(míng)和要求，同時，也出(chu)台天然氣場站儀(yi)表配備指南，對⚽計(jì)量系統儀器儀表(biao)精度等級🐅進行👨‍❤️‍👨了(le)要求。但是由于孔(kong)闆流量計計量系(xi)統的結構特點,決(jué)定了會産生兩❓種(zhǒng)誤差，一種是基本(ben)誤差，這是流量計(jì)本身所存在的誤(wu)差，第二種是附加(jiā)誤差，是⛹🏻‍♀️由于流量(liang)計在使用時偏離(lí)了标準條件産生(shēng)的。由于人爲操作(zuo)的環節多，且天然(ran)氣這一物質的計(ji)量是一種連續的(de)、不可重複🔅的計量(liàng)，若不加以适時監(jian)控，所引起的計量(liang)附加誤差相當💋大(dà)，尤其當天然氣作(zuo)爲商品進行貿易(yi)結算時，爲供需雙(shuang)方帶來不利✍️影響(xiang),本文分析了産生(shēng)誤差的🈲主要原因(yin)，并提出了相應的(de)整改措施。
1孔闆流(liu)量計的結構組成(chéng)及其測量原理
1.1結(jié)構組成
　　孔闆流量(liang)測量系統一般由(yóu)節流裝置( 标準孔(kong)闆 )、 壓力變送器 、 差(cha)壓變送器 、 鉑熱電(dian)阻 及其流量積算(suan)儀組成。其中孔闆(pan)節流裝置包括孔(kǒng)闆㊙️、孔闆夾持器和(he)上下遊直管段。其(qí)結構如圖1所示。

1爲(wei)上遊側第二阻流(liu)件;2爲上遊側第一(yī)阻流件;3爲孔闆和(hé)孔闆夾持器;4爲差(cha)壓訊号管路;5爲下(xia)遊側第一阻流🐪件(jiàn)
1.2測量原理
　　天然氣(qì)經過孔闆後，在孔(kong)闆前後産生差壓(yā)，實驗結果證明，天(tiān)然氣的流量和差(cha)壓的平方根成正(zhèng)比，算出比例系數(shu)也就測出了⭐流量(liang)。
(1) 差壓式孔闆流量(liang)計 包括三部分:①現(xiàn)場取壓部分，包括(kuo)高級孔闆閥、前後(hou)直管段、導壓💔管;②溫(wen)度、壓力、組分補償(cháng)部分，包括現場用(yong) 溫度變送器 、壓力(lì)變送器、天然氣組(zǔ)分分析儀計量的(de)實時數據;③流🌐量計(ji)算部分，指專用流(liu)量計算機(或計算(suan)儀)所安裝的🚶計量(liang)标準程序。(2)在實際(ji)應用過程中，當充(chong)滿管道的流體流(liú)經管道内的節流(liu)件時，如📧圖2所示。

　　流(liú)線将在節流件處(chù)形成局部收縮，因(yīn)而流速增加，靜壓(ya)力降💛低，于是在節(jie)流件前後便産生(shēng)了壓差。流⭐體流量(liang)愈大，産生的壓差(cha)愈大，這樣可依據(ju)壓差來衡量流量(liàng)的大🐇小。這種📞計量(liang)方法是以流動連(lián)續性方程(質量守(shǒu)恒定律)和伯努利(lì)方程(能量守恒定(dìng)律)爲基礎的。壓差(chà)的大小不僅與流(liú)量還與其他許多(duo)因素有關，例如🈲當(dang)節流裝置形式或(huò)管道内流體的物(wu)理性質(密度、粘度(dù))不同🙇‍♀️時，在同樣大(da)小的流量下産生(shēng)的壓差也是不同(tong)的。以伯努利方程(cheng)式和流體流動的(de)連續性方程式爲(wei)依據⛷️，天然氣流量(liang)計算公式爲：

　　根據(ju)氣體易壓縮、密度(du)差異大、受溫度影(ying)響特點，得出天然(rán)氣流量計量的實(shí)用公式是:

　　其中:Qn爲(wei)标準狀态下氣體(tǐ)體積流量;Ah爲常數(shu),标況下爲🈲0.008686;α0爲特定(ding)流量系數;γre爲計量(liang)管内壁流量修正(zhèng)系數;bk爲孔😘闆入口(kou)邊緣銳利度修正(zhèng)系數;Fr爲雷諾數修(xiū)正系數;ε爲氣體膨(péng)脹系數;d爲孔闆在(zai)20℃下實測的開孔口(kou)徑;Fa爲孔闆熱膨脹(zhang)修正系數;Fg爲天然(rán)氣相對密度修正(zheng)系數;Fz爲超壓縮系(xì)數;Ft爲流體流動溫(wen)度修正系數;P1爲孔(kong)闆上遊👉側絕對壓(yā)力;hw爲氣體流過孔(kong)闆時的差壓。
2誤差(chà)因素分析及技術(shu)要求
2.1基本誤差
(1)由(yóu)計量裝置本身精(jing)确度所決定的誤(wù)差。由于孔闆流量(liàng)計測得的流量是(shi)根據差壓信号間(jiān)接求得的。從公式(shi)可以看出，影響計(jì)❓量精确度的主要(yào)因素是α、F、ε等值。必須(xū)保持⭐α、F、ε均爲恒定值(zhí),才能達到差壓和(hé)流量之間有恒定(ding)的對應關系。但在(zai)🏃🏻實際生産中，α、F、ε都與(yu)某些因素有關，特(te)别是流量系數α，它(ta)是一個影響因素(sù)複雜，變化範圍大(da)的重要系數，如果(guǒ)在計量過程中不(bú)能保證α爲恒定🐪值(zhí)，則計💋量誤差将會(hui)較大。
　　從資料和實(shi)驗證明，流量系數(shu)α值與取壓點位置(zhì)、孔闆的開孔截面(mian)積和管道截面積(ji)比(m=d2/D2)、雷諾數、管壁粗(cū)糙度⭐、孔闆入口邊(biān)緣尖銳度有關。所(suo)以，标準孔闆的選(xuǎn)用應符合下列技(ji)術要求:
孔闆相對(duì)于開孔直徑d的軸(zhóu)線中心對稱;
孔闆(pǎn)上遊端面A應于下(xià)遊端面B平行，并且(qiě)與開孔直徑d的軸(zhóu)線垂直;
孔闆A面、B面(miàn)應無可見的損傷(shāng);
孔闆開孔直徑d的(de)上遊測直角入口(kǒu)邊緣G應銳利,無毛(máo)刺📱和♈劃痕。
孔闆開(kai)孔直徑d的内圓柱(zhu)表面長度e應符合(he):0.005D≤e≤0.02D;
孔闆的厚度應符(fú)合:e≤F≤0.005D;
孔闆下遊側出(chu)口邊緣H和孔闆開(kāi)孔圓柱形下遊側(ce)❗出口邊緣I應無毛(mao)刺、劃痕和可見損(sun)傷;
　　标準孔闆在使(shi)用過程中,會由于(yú)天然氣的侵蝕而(er)産生變☔形,從🔞而引(yin)起流量系數增大(da)而産生計量誤差(chà)。因此孔闆的材質(zhì)也是保證孔闆工(gōng)作可靠和計量準(zhǔn)确的一個因素。用(yong)👌于天然氣計量的(de)孔闆采制一般爲(wei):Cr17、Cr18Ni9TiC以及其他耐👣酸鋼(gang)。
(2)變送器和流量顯(xian)示儀表的精确度(du)對整套流量計系(xì)統的精确度也很(hěn)重要。目前，變送器(qi)大多數采用的都(dōu)是4～20mA信号，顯❄️示儀表(biǎo)采用數字信号，隻(zhi)要變送器♻️現場安(ān)裝和系👌統接地沒(mei)有問題，整個系統(tǒng)誤差不會受到影(yǐng)響。
(3)流量積算部分(fen)之間的誤差，當溫(wēn)度、壓力、差壓、組分(fen)✊等數🌈據傳到流量(liàng)積算器後，積算器(qi)結合已經輸入的(de)節流裝置基本信(xin)息計算流量，積算(suan)器所安裝的計量(liàng)标準程序主要有(yǒu)SY/T6143标準、AGA3标準、ISO5167标準，在(zài)計量參數一緻的(de)情況下，通過幾個(gè)标準換算出的中(zhong)間參數💋和最終的(de)計量結果不超過(guo)萬分之一👉。
2.2附加誤(wu)差
　　如果孔闆流量(liàng)計的制造、選型都(dōu)嚴格按照标準執(zhi)行，而在🛀安裝✌️和使(shǐ)用過程中，沒有嚴(yan)格遵守技術要👉求(qiú)執行，就會造成誤(wu)差，這種誤差的大(dà)小是無法估計的(de)。但是通過🈚對造成(chéng)🙇‍♀️誤差因素的分析(xī)，可以将誤差降低(dī)。
孔闆計量系統安(an)裝使用時，必須符(fú)合下列技術要求(qiú):
(1)孔闆安裝時，他的(de)開孔中心和管道(dao)中心軸線同心，而(er)且它⭐的端面與管(guǎn)道軸線垂直。
(2)孔闆(pǎn)上下遊側取壓孔(kong)軸線符合距孔闆(pǎn)上下遊端面的☂️距(jù)離爲25.4±0.8mm的要求(目前(qian)國内絕大部分取(qu)壓方式采用法蘭(lan)取壓🔞)。
(3)取壓孔的軸(zhóu)線應與孔闆上下(xià)遊側2D計量管長度(dù)的内圓柱☔的🧡軸📐線(xiàn)垂直，取壓孔的軸(zhou)線與孔闆兩端面(miàn)向外傾斜角的夾(jia)角不大🚶‍♀️于3度。取壓(ya)孔直徑不應大于(yú)0.08D。
(4)孔闆安裝需要前(qian)後直管段，直管段(duàn)的長度必須滿足(zu)标準要求✨，必要時(shi)安裝整流器。
(5)導壓(yā)管應采用耐腐蝕(shí)材料，其内徑不小(xiao)于6mm，長度最好在16mm以(yǐ)内，導壓管應垂直(zhi)或傾斜敷設，起傾(qīng)斜度不小于1:12。
(6)計量(liang)氣體溫度的溫度(du)計最好安裝在孔(kǒng)闆下遊側直管段(duàn)💃🏻以外的地方，計算(suàn)氣量時應将此時(shi)所測的氣流溫度(dù)換算💔成孔⭐闆上🙇🏻遊(yóu)側的氣流溫度，如(ru)果溫度計安裝在(zài)孔闆上遊側，則溫(wen)度計套管與孔闆(pan)之間的直管段長(zhǎng)度L應滿足下列規(gui)定:當溫🛀度計套管(guǎn)直徑不大于0.03D時(D爲(wei)計量管内徑)，L≥5D;當溫(wēn)度計套管直徑🌈在(zai)0.03D至0.13D範圍内💜時(D爲計(ji)量管内徑)，L≥20D。
2.3其他方(fang)面的差
（1）儀器本身(shen)産生的誤差
　　孔闆(pǎn)入口直角銳利度(dù)超出标準規定；管(guǎn)徑尺寸與計算不(bu)📱符；孔⁉️闆厚度誤差(cha)；節流件附件産生(shēng)台階、偏心；孔闆上(shang)遊端面不平整度(du)；環室尺寸産生台(tai)階、偏🐇心；取壓✔️位置(zhi)不符合标✍️準；焊接(jiē)、焊縫突出；取壓孔(kǒng)加工不規範或堵(du)塞；節流件不同軸(zhou)度。
（2）安裝誤差
　　管線(xian)布置的偏離及取(qu)壓管産生積液，溫(wen)度傳感器測溫元(yuan)件距🤞離裝置較遠(yuan)，其主要原因是裝(zhuāng)置前後直管段長(zhǎng)度不能滿足标✊準(zhǔn)要求。
（3）使用誤差
　　孔(kong)闆彎曲、變形及上(shang)遊端面沉積髒物(wu)；上遊取壓管沉🌈積(ji)👉髒物；孔闆入口直(zhí)角邊緣變鈍、破損(sun)。
3解決天然氣孔闆(pan)計量問題的途徑(jing)
3.1依據标準,加強儀(yí)表的安裝、使用、維(wei)護等管理,消除人(rén)爲誤⭐差
　　孔闆流量(liang)計易于偏離标準(zhun)的原因，在于儀表(biǎo)本身的工作原理(lǐ)與結構特點，儀器(qì)自身誤差是制造(zao)時産生的，安裝和(he)使用誤差則是在(zai)安裝時或長期使(shǐ)用中由于流體介(jiè)質腐🐪蝕和磨損等(deng)：天然氣計量中的(de)存在問👉題及解決(jue)方法腐蝕、磨損、沾(zhān)污等造成的。因此(cǐ)，應嚴格🧑🏾‍🤝‍🧑🏼按技術要(yao)求安裝流量計量(liàng)系統，消除🏃安裝誤(wu)差。在使用過程中(zhong)，操作人員應做好(hao)系統的檢修、維護(hù)、保養工作，延長🐉其(qi)使用壽🧡命，減小計(ji)量誤✉️差。同時，在實(shi)際應用中應強化(huà)宣貫徹SY/T6143-2004标準力度(du)，标🏃🏻‍♂️準在附錄《節流(liú)裝置在使用中出(chū)現部分偏離标準(zhǔn)規定的處理》中規(guī)定，在實際應用中(zhong)采取在流出系數(shù)C中增加二個修正(zheng)系數，即🆚孔闆入口(kou)尖銳度修正🈲系數(shu)和管壁粗糙修正(zheng)系🛀數，或者采用可(ke)換孔闆節流裝置(zhi)。因此在天然氣計(ji)量的實際應用中(zhong)應深入研究，正确(què)掌握标準内容，嚴(yán)格按标準規定安(an)裝、使用、處理數據(ju)，确保天然氣流量(liàng)‼️計量的準确度滿(mǎn)足生産經營要求(qiú)。
3.2正确選用配套的(de)儀表
(1)測量天然氣(qì)流量的标準孔闆(pan)節流裝置的制作(zuò)應符合🈲标準要求(qiu)，配套的壓力、差壓(ya)及Pt100鉑熱電阻的型(xíng)号、準确度和量程(cheng)應與現場工況條(tiao)件相匹配，尤其是(shì)流量積算儀或計(ji)算機系統配套軟(ruan)件及計量模型，應(ying)等同采用SY/T6143-2004标準的(de)計算公♌式，或近AGAReportNo.3最(zui)新版本。
(2)孔闆流量(liang)計測量範圍(量程(cheng)比)較窄，一般爲3∶1或(huò)4∶1，但可以在孔徑比(bǐ)🔞0:1≤β≤0:75範圍内通過調整(zheng)标準孔闆的内徑(jing)來擴大量程。但要(yào)選擇較寬👣量程比(bi)的壓力和差壓變(biàn)送器，智能積算系(xì)統能輸入組份實(shí)時計算C值。
(3)現場安(an)裝條件要求高，往(wǎng)往無法滿足天然(ran)氣管網輸配氣計(jì)量寬量程的需要(yào)。孔闆銳角邊的磨(mo)損、結垢等因素均(jun)會影響計量精度(dù)。需要經常檢查、清(qīng)洗孔闆。用于貿易(yi)💘交接計量的測量(liang)天然氣流量和标(biao)準孔闆、壓力和差(cha)壓💜變送器、溫度變(biàn)送器和氣相色譜(pǔ)儀等配套器具,需(xu)按期檢定。
3.3引用國(guo)外先進技術，加快(kuài)新型流量計的開(kāi)發
　　天然氣是21世紀(jì)日益重要的一次(ci)性能源，在天然氣(qì)國際貿易🧑🏾‍🤝‍🧑🏼中，能量(liang)計量幾乎已全面(miàn)取代傳統的體積(jī)計量，而我國🥵目前(qián)仍采用天然氣體(ti)積計量方式。爲了(le)盡🌈快與國際接軌(gui)，引進、消化、吸收近(jin)幾年發展起來的(de)天然氣計量新技(jì)術成爲當務之急(ji)，使用單位可以與(yǔ)各科研究院所聯(lian)合攻關，開🏃‍♂️展天然(ran)氣能量計量的試(shì)驗工作，并在此基(jī)礎上加快技術裝(zhuāng)備、計量儀表和計(ji)算方法的标準化(hua)建設步伐。爲了加(jiā)快🈚試驗開發的進(jin)度🌈，建議引進國外(wài)先進的在線氣相(xiang)色譜系統和流量(liàng)計算機，在消化引(yin)進技術的基🈚礎上(shang)發展适合我國國(guó)情的天然氣能量(liàng)計量系統。
4結論
　　影(ying)響孔闆流量計的(de)計量誤差因素很(hěn)多，如天然氣的組(zu)分影響💋、管道粗糙(cāo)的影響、上下遊用(yong)戶計量方式不同(tong)等等。因此，不僅要(yao)🔴解決上述的幾個(gè)問題，而✨且還要改(gǎi)進工藝流程，加強(qiáng)計🥰量監督檢查，提(tí)升計量人員的業(ye)務水平，熟悉計量(liang)法律法規及計量(liàng)交接協議的規定(ding)。隻有這樣，才能消(xiao)除流♍量計的計量(liàng)附加誤差，提高标(biao)準孔闆流量計的(de)計量準确✉️性。

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