摘要：從(cong)集輸氣站孔(kǒng)闆流量計 計(jì)量操作的角(jiao)度出發，在分(fèn)析孔闆流量(liang)計壓差計🧡量(liang)和流量測量(liàng)原理的基礎(chu)上，結合儀表(biao)、溫度、壓力及(ji)壓差等對流(liu)量的影響，闡(chǎn)述操作過程(chéng)中，應重視壓(ya)力和壓差對(duì)高壓外🔆輸用(yòng)戶的影響，以(yi)及壓差對低(di)壓外輸用戶(hù)計量精度的(de)影響。通過科(kē)學選取合适(shì)的壓差量程(cheng)提高輸氣計(jì)量精度，減少(shao)不必要的🏃損(sun)失，實現計量(liang)🈲創效的目的(de)。
　　孔闆流量計(ji)由一次裝置(zhi)(孔闆、取壓裝(zhuang)置和前後直(zhi)🆚管💋段)和二次(cì)儀表(溫度傳(chuán)感器、 壓力變(biàn)送器 、 差壓變(bian)送器 和 流量(liang)計 )構成［1］。一次(cì)裝置即節流(liu)裝置;二次儀(yí)表即流量運(yùn)算裝👈置，壓✊力(li)和差壓變送(song)器分别将節(jiē)流裝置中的(de)壓⁉️力和壓差(chà)信号轉換成(chéng)标準直流電(dian)流4～20mA信号，溫度(dù)傳感器将通(tōng)過節流裝置(zhì)的流體溫度(du)轉換成電阻(zǔ)信⚽号，流量積(jī)算儀将前三(sān)者信号進行(háng)充分運算得(dé)出😘計量流量(liang)。
　　由于孔闆流(liú)量計工序簡(jiǎn)單、計量可靠(kao)而且成本不(bu)高，在氣體、液(ye)🐇體和蒸汽流(liú)量計量中被(bèi)廣泛應用。特(tè)别是🈲在天然(rán)氣計量交易(yì)過程中，孔闆(pan)流量計的應(yīng)用占90%以上。爲(wei)此，針對孔闆(pǎn)計量方法形(xíng)成一套天然(ran)氣流量計量(liang)标準SY/T6143-1996［2］，目的就(jiu)是要按照标(biao)準要求安裝(zhuang)☀️孔闆計量設(she)備并規範操(cāo)作，把系統和(he)不确定性誤(wu)差控制在允(yun)🈲許的範圍之(zhī)内。
　　從集輸氣(qi)站計量的角(jiǎo)度出發，重點(dian)闡述加強管(guan)理和操作、提(tí)高計量精度(du)的方法，并以(yǐ)大嶺集輸氣(qi)站3個管道用(yong)戶端爲研究(jiu)對象，在分析(xī)溫度、壓力及(ji)壓🔞差等各要(yao)素對流量影(yǐng)響的基礎上(shang)，定量研究各(gè)要素對計量(liàng)精度的影響(xiang)，以得到提高(gāo)孔闆流量計(ji)計💰量精度的(de)方法。
1孔闆流(liu)量計的結構(gòu)和測量原理(li)
　　孔闆流量計(jì)的結構相對(duì)簡單，安裝時(shi)在輸氣管道(dào)裏放入一個(gè)與管軸垂直(zhí)的圓孔金屬(shǔ)闆(即孔闆)，作(zuò)爲壓差計量(liàng)的節流元件(jiàn)，孔闆中心要(yao)與管道中心(xīn)線一緻，但根(gen)據孔闆裝置(zhi)取壓方式的(de)差異，分爲法(fa)蘭取壓孔闆(pǎn)(圖1)和角接取(qu)壓孔闆。不同(tong)的是法蘭取(qǔ)壓在孔闆上(shang)遊和下遊各(ge)有一個放置(zhi)測壓管的取(qǔ)壓孔，通過測(ce)壓管測出管(guǎn)道内上、下遊(you)的壓力得出(chū)壓差，進而計(ji)算流量;角接(jiē)取壓孔闆⛱️可(kě)以單獨鑽孔(kong)取壓或環隙(xì)取壓，原理與(yu)法蘭取壓孔(kong)闆相似。

D———測量管(guan)道内徑;d———工作(zuò)條件下孔闆(pǎn)開孔直徑;E———孔(kǒng)闆厚度;e———孔😍闆(pǎn)開🙇‍♀️孔厚度;lt———上(shàng)遊取壓孔間(jiān)距;t2———下遊取壓(yā)孔間距;φ———取壓(ya)孔直徑❤️;F———孔闆(pan)斜角
　　天然氣(qì)流經孔闆時(shi)，流束局部收(shou)縮，流速加快(kuài)，靜壓力❓降低(dī)，在孔闆前後(hòu)形成壓差。孔(kong)闆的流量測(cè)量以氣流的(de)流速越大壓(ya)差就會越大(da)爲依據，它們(men)之間符合能(néng)量守恒定律(lǜ)和流體連續(xu)性方程。李長(zhang)俊和張永紅(hong)對天然氣流(liú)量計算進⁉️行(hang)了詳細💁的推(tuī)導［3，4］，得到了天(tiān)然氣體積流(liú)量Qn計算公：

　　其(qi)中，秒計量系(xì)數An(3.1794×10－6)、流出系數(shu)C、漸進速度系(xi)數E、孔闆開☎️孔(kǒng)直🏃🏻徑d、超壓縮(suo)因子FZ和流動(dong)溫度系數FT均(jun1)可看作常數(shu);p1爲孔闆上遊(you)絕對靜壓;Δp爲(wei)孔闆前後壓(ya)差;FG爲相對👅密(mì)度系🙇🏻數;ε爲可(kě)❄️膨脹系💋數。可(ke)以看出，氣體(ti)的體積流量(liàng)與d、p1和Δp有關。
2影(yǐng)響流量計量(liàng)的因素
　　對集(jí)輸氣站來說(shuō)，計量因素主(zhu)要受控于計(jì)量設備、氣源(yuan)性質和輸氣(qi)條件。其中計(jì)量設備的影(ying)響誤差相對(duì)固定🏃‍♀️，且在允(yǔn)許範圍🚩之内(nèi)。氣源性質包(bao)括密度、壓縮(suō)因子等受📧氣(qi)體差異和含(han)飽和水(油)的(de)影響，隻要加(jiā)強管理、規範(fan)操作、準确掌(zhang)握其密度🔴變(biàn)化并做好氣(qì)液分離，這類(lei)誤差也☀️能得(de)到有效控制(zhi)。這樣式♻️(1)可以(yi)進一步簡🧑🏽‍🤝‍🧑🏻化(huà)爲:
其中，Kn爲孔(kǒng)闆流量計常(cháng)規參數修正(zhèng)系數，

　　基于大(da)嶺集輸氣站(zhan)的工作經驗(yàn)，結合輸氣計(jì)量的溫💔度、壓(yā)力、壓差和流(liu)量數據進行(háng)研究。大嶺集(ji)輸氣📐站2010年建(jiàn)成并投産，設(shè)計輸氣能力(li)每天254萬方，氣(qì)源來自八屋(wū)氣站，2016年供氣(qi)用戶3個，其中(zhong)高壓💚部分經(jing)分離器過濾(lǜ)直接供給吉(ji)林銷售CNG大嶺(ling)站，另一部分(fen)經分離器過(guo)濾、水套爐和(he)調壓撬調壓(yā)後供給長燃(rán)和長🈲天，夏天(tiān)最低日💋輸氣(qì)5萬方，冬季最(zui)高日輸氣88萬(wàn)方，全年外輸(shū)天🈲然氣近✨2億(yi)方，承擔着分(fèn)公司近三分(fèn)之一👨‍❤️‍👨的輸氣(qi)任務。下面以(yi)CNG、長天和長燃(rán)供氣用戶(管(guan)道公稱直徑(jing)分别爲100、150、200mm)爲例(li)進行說明。
2.1不(bú)同孔闆結構(gou)對Kn的影響
　　選(xuǎn)取CNG、長天和長(zhang)燃用戶用氣(qì)穩定時間段(duan)的輸氣數據(jù)🌍進🏃🏻‍♂️行分析，以(yǐ)天然氣體積(ji)流量Qn爲縱坐(zuo)标，溫壓梯度(dù)變✍️化參數3600′爲(wèi)橫坐标，得出(chū)3個用戶計量(liang)設備的Kn'存在(zài)差異(Kn'=Kn/3600)，經拟合(hé)發現(圖🤩2、表1)，在(zài)不同條件下(xia)，CNG用戶Kn'值誤差(chà)小于2%，長天🈲用(yòng)戶Kn'值誤差小(xiao)于3%，長燃用戶(hù)Kn'值誤差小于(yú)5%，可以明确的(de)是輸氣壓力(lì)越高流㊙️量波(bō)動越小，Kn'值誤(wu)差就越小🈲，Kn值(zhi)誤差也就越(yuè)小。但從誤差(chà)範圍看，一套(tao)标準計量㊙️設(she)備引起的計(ji)量誤差在🚩允(yun)許範圍内。因(yīn)此，集輸氣站(zhàn)可通過計算(suan)不同管道孔(kong)闆計量的Kn，簡(jian)化生産過程(chéng)中的流量計(ji)算過程，從而(er)結合輸氣任(rèn)務動态地做(zuò)好計量操作(zuo)，完成🔴輸氣任(rèn)務。


2.2溫度、壓力和(he)壓差對輸氣(qi)計量的影響(xiǎng)
　　同一計量設(shè)備常數Kn一定(ding)，對流量有影(yǐng)響的有溫度(dù)、壓力🤞和壓差(chà)3個參數。表2列(lie)出了同一用(yong)戶計量過程(cheng)中兩個參😘數(shù)相💋同另一個(gè)👅不同時的流(liu)量變化，可以(yǐ)看出，當兩個(ge)參數相同❌時(shi)，溫度變化對(dui)流量的改變(bian)是有限的，而(er)壓力和壓差(cha)的波動對流(liú)量🍉的影響比(bǐ)較大。對于高(gao)👈壓外輸用戶(hù)CNG來說，進站壓(ya)力受氣源供(gong)氣與站内輸(shū)氣的雙重影(ying)響，波動較大(dà)，但它與😄壓差(chà)共同影響着(zhe)流量，是高壓(ya)外輸用戶最(zuì)主要的兩個(gè)參數;而對于(yu)調壓外💛輸用(yòng)戶長天和長(zhǎng)燃來說，由于(yú)🏒有調壓撬進(jìn)行壓力調❌節(jiē)，因此🛀🏻壓力波(bō)動範圍顯著(zhe)變小，這樣壓(ya)差就成爲了(le)反映流量的(de)最主要參數(shu)。

3根據壓差選(xuan)擇合适的量(liàng)程
　　對集輸氣(qi)站來說，除了(le)加強管理和(hé)規範操作外(wài)，結合壓差選(xuan)擇㊙️好孔闆的(de)量程成爲提(ti)高孔闆流量(liàng)計計量精度(du)的關鍵。在輸(shū)氣過程中，用(yong)戶在不同時(shí)間段和不同(tong)季節的用氣(qì)需求是變化(huà)的，更換孔闆(pǎn)的✨方法比較(jiao)直接。但是如(rú)果需要經常(chang)更換㊙️，會因孔(kǒng)闆🔅有限和頻(pín)繁🌂操作而不(bú)現實，并且更(gèng)換孔闆的過(guò)程就會影響(xiǎng)計量🔴精度，這(zhè)時就要考慮(lǜ)調節計量量(liàng)程，具體方法(fa)有以下兩種(zhǒng)。
3.1選取合适的(de)孔闆量程
　　對(duì)于CNG高壓外輸(shu)用戶，從表1數(shù)據來看，最大(dà)壓差爲22kPa，但💞在(zai)👨‍❤️‍👨選擇壓🔴差量(liang)程時，不能完(wán)全以統計的(de)最大壓差爲(wei)依據，因♌爲外(wài)輸壓力的變(biàn)化不受集輸(shu)氣站控制，需(xu)要根💃🏻據具體(ti)情況進一步(bu)計算，如最大(da)瞬時流量值(zhi)爲15000m3/h，但進站壓(yā)力爲1.5、5.4MPa時，最大(da)壓差分别爲(wèi)❤️73、20kPa(實際統計數(shu)據)，考慮到數(shù)據的有限性(xìng)，因此最大壓(yā)差量程範圍(wéi)選擇0～100kPa爲宜。對(duì)于低壓用戶(hù)來說，以長天(tiān)爲例，當最大(da)瞬時流量爲(wei)15000m3/h，進站壓力爲(wèi)0.7、1.2MPa時，最大壓差(chà)分别爲36、18kPa(實際(ji)🌈統計數據)，最(zui)大壓⛹🏻‍♀️差量程(chéng)範圍爲0～60kPa即可(ke)滿足;當最大(dà)瞬時流量爲(wei)23000m3/h，進站壓力爲(wèi)0.8、1.1MPa時，最大壓差(cha)分别爲80、52kPa(實📐際(jì)統計數據)，最(zui)大壓差量程(cheng)範圍爲0～100kPa即可(ke)滿足。
3.2動态調(diào)節孔闆量程(cheng)範圍
　　當集輸(shū)氣站某一時(shí)期輸氣量減(jian)少或加大，更(geng)換孔闆又不(bú)🌈現實時，可以(yi)考慮動态調(diào)節孔闆量程(chéng)。
　　如長燃用戶(hù)，原最大壓差(chà)Δp1設定爲100kPa，由于(yu)用氣淡季到(dao)來，持續一段(duan)💚時間内最大(dà)流量不超過(guò)18000m3/h，溫度爲5～12℃、壓力(li)🈚爲0.9～1.0MPa，壓差不大(dà)于🌂42kPa，爲了計量(liang)準确，将最大(da)壓差調整爲(wei)70kPa就能滿足要(yao)求。同時要校(xiào)驗儀表，使它(ta)符合JB/T10564-2006［5］的規定(ding)，最大流量Qn1爲(wèi)30000m3/h，壓差需降爲(wèi)70kPa，最大流量需(xu)降爲25000m3/h。由Δp1/Δp2=(Qn1/Qn2)2(Δp2爲實(shí)際最大壓差(cha))可知最大壓(yā)差降爲70kPa時，實(shi)際最大流量(liang)Qn2'=25100m3/h，這時模拟電(dian)💰流值應滿足(zu)25100/25000=(20－4)/(In2'－4)，In2'的值爲19.94mA，即在(zai)電流信号記(jì)錄儀制式👅爲(wèi)4～20mA的情況下，原(yuán)參數爲20mA時，每(měi)小時走字1000個(gè)，調整後爲19.94mA走(zou)字1000個，但積算(suàn)儀滿刻度爲(wèi)☔20mA，就需計算出(chu)調整後20mA對應(ying)的走字數爲(wèi)每小時1004字，作(zuo)爲校驗🌈儀表(biǎo)的參考［6］，即(20－4)/(19.94－4)=Sn2/1000(Sn2爲(wèi)積算儀滿刻(kè)度時走的字(zi)數)。
4結束語
　　在(zài)集輸氣站計(jì)量過程中，要(yào)想提高孔闆(pǎn)流量計的計(ji)量精度，就要(yào)加強管理并(bìng)規範操作。除(chú)了按照标準(zhun)進行孔闆計(ji)量設備的安(an)裝并做好維(wei)護和運行外(wai)，還要做好孔(kǒng)闆計量的科(ke)學操作，正确(que)使用孔闆流(liú)量計。
　　管理和(hé)操作上要重(zhòng)視對氣源的(de)掌握和跟蹤(zong)，不同氣田的(de)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼天然氣密度(du)存在差異，集(jí)輸氣站氣源(yuán)不單一時，輸(shū)氣👨‍❤️‍👨密度不能(néng)保持長期穩(wen)定不變，因此(ci)，建議集輸氣(qì)站要建立氣(qi)樣📱取樣台賬(zhàng)記錄和規範(fàn)要求，定期根(gen)據實測校正(zhèng)天然氣密⁉️度(du)。同時，加強分(fèn)離器的使用(yong)和保養，做好(hǎo)排液，确保氣(qi)水(油🈲)進站後(hòu)能夠有效分(fèn)離，避免因天(tiān)然氣中含有(you)飽和水造成(cheng)🏃的計量誤差(cha)。計量上要做(zuo)好技術調控(kong)，對于高壓外(wai)輸用戶要重(zhòng)點考慮壓力(li)和壓差兩個(ge)因素，同時壓(ya)差量程選取(qu)時✔️要充分考(kao)慮到壓力波(bō)動的影響。對(duì)于低壓外輸(shū)用戶，因爲壓(yā)力波動範圍(wéi)小，壓差爲最(zui)主要因素，最(zuì)大壓差變化(hua)在量程合理(li)範圍即可。總(zǒng)之，從🧑🏽‍🤝‍🧑🏻提高👣集(ji)輸氣站操作(zuò)計量精度來(lai)看，要充分考(kǎo)慮高🙇🏻壓外輸(shu)和低壓外輸(shu)用戶的區别(bié)，加強管♉理，規(guī)範操作，科學(xué)選擇壓差量(liàng)🏒程，使集輸氣(qì)站的孔闆計(ji)量更🌂加精确(què)。

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