摘要：随着世(shi)界天然氣工業的(de)迅速發展，天然氣(qi)貿易⭐的頻繁，對天(tiān)然氣的準确計量(liang)要求越來越高。目(mu)前國内孔闆流量(liàng)計 占90%以上，而影響(xiang)該流量計 計量精(jing)度的因素很多，包(bao)括流體特性、儀表(biao)性能、安裝⛹🏻‍♀️、環境條(tiao)件等方面，要解決(jue)或減少這些影響(xiang)因素，必須加強管(guan)理、正确👉選用儀表(biǎo)及加強技術培訓(xùn)，提高人員素質。
1前(qián)言
　　天然氣在世界(jiè)能源結構中所占(zhan)的比例不斷上升(shēng)，據統☎️計1970年爲17.7%，1980年爲(wei)18.8%，1990年爲21.5%，2000年爲22.3%，預計2010年(nián)爲24.3%。目前天然氣的(de)年産量✂️已達到2.3×104億(yi)m3左右。天然氣的産(chǎn)區與其消費地區(qū)之㊙️間的距離就決(jue)定了此項能源的(de)國際貿易量頗大(da)，20世紀90年代以來此(cǐ)數字不斷上升，現(xian)已達到4200億m3/a，其中75%以(yǐ)上由管道輸送，其(qi)餘則爲液化天然(rán)氣。我㊙️國是天然氣(qì)💁資源豐富的國家(jia)之一，天然氣遠景(jing)儲量約達38×104億m3，其中(zhong)陸上占79%，海✏️上占21%。天(tian)然氣的生産、利用(yong)過🔴程是一個流程(cheng)複雜、規模大、速度(du)快🧑🏽‍🤝‍🧑🏻且連續運行的(de)系統。在這個系統(tong)中，無論是在井場(chang)、集氣站、配氣站，還(hái)是在使用者家庭(tíng)都可見到用于不(bú)同目的的🈲各種流(liú)量測量儀表。其計(jì)🐆量🔞的準确與否受(shòu)到人們🛀🏻的普遍重(zhòng)視，因此計量的精(jīng)度是選擇任何類(lèi)型的流量計都必(bì)須考慮的重要指(zhi)标。在實際應用中(zhōng)，影響流量計計量(liàng)精度☀️的因素很多(duō)。
2目前孔闆流量計(jì)計量中存在的問(wèn)題
　　流量計量儀表(biǎo)品種多，計算模型(xíng)五花八門，如 标準(zhǔn)孔闆流量計 、 渦街(jie)流量計 、 漩渦流量(liang)計 、 超聲波流量計(ji) 等，除了标準孔闆(pan)流量計外，餘者皆(jiē)缺乏必要的标準(zhǔn)或規範支持。
　　孔闆(pan)流量計在20世紀初(chū)即使用于天然氣(qì)流量測量，經過一(yi)個🌐世🏃‍♂️紀的漫長發(fā)展過程，它已成爲(wei)全世界最主要的(de)天然氣流㊙️量計。據(jù)估計，目前在國外(wai)它約占60%，而在國内(nèi)占90%以上。美💚國AGA（美國(guo)✌️燃氣協會）No.3報告(孔(kong)闆流量計計量天(tian)然氣及其它烴🐅類(lèi)流體)就🔱是針對天(tian)然氣計量的标準(zhǔn)，從中可知，孔闆流(liú)量計測量天然氣(qì)流量已經進✌️行過(guò)非常深入細緻的(de)研究試驗，積累了(le)豐富㊙️的實踐經驗(yan)，在量的基礎上産(chan)生了質的飛躍，其(qí)标志就是标準化(huà)——用标準孔闆流量(liang)計，可以無須校準(zhǔn)而确定信号(差壓(ya))與流量的關系，并(bing)估算🍉其測量誤差(cha)，目前在全部流量(liang)計中它是㊙️唯一達(dá)到🔞此标準的。
　　孔闆(pǎn)流量計的主要特(te)點爲結構易于複(fu)制、簡單牢♻️固、性能(néng)🍓穩定可靠、使用期(qi)限長、價格低等。整(zhěng)套流量計由節流(liú)裝置、 差壓變送器(qì) 和流量顯示儀(或(huò)流量計算機)組成(cheng)。它們可以分别由(yóu)不同💃廠🏃🏻家生産，易(yì)于形成規模生産(chan)、經濟效益高，各部(bu)分組合非🧡常靈活(huo)，即使目前推出的(de) 一體化孔闆流量(liang)計 ，亦可分開生産(chan)，再靈活組裝。
　　在現(xiàn)場惡劣工作條件(jiàn)下，節流裝置與差(cha)壓變送器及其連(lián)接部分的引壓管(guǎn)線是使用維護的(de)重點。《天然氣流量(liang)的标準孔闆計量(liàng)方法》(SY/6143-1996)中指出，天然(ran)氣從㊙️地層中💃🏻開采(cǎi)出來，雖經分離、除(chú)⛹🏻‍♀️塵和過♻️濾，因其所(suǒ)含成份十分複雜(za)，從單井計算、集氣(qi)計量到配氣計量(liang)💞，氣體組分不同，所(suǒ)以節流裝置在使(shǐ)用中所受到的腐(fǔ)蝕亦各不相📐同。特(tè)别對孔闆直角入(ru)口邊緣和測量管(guan)内壁的沖刷、腐蝕(shi)尤爲嚴重，這将影(ying)響孔闆直角❌入口(kou)邊緣弧半徑和測(cè)量管内壁的相對(dui)粗糙度，流出系數(shù)發生變化，流量測(cè)量不确定度超出(chū)❓估計數。輸出信号(hào)爲模👈拟信号，重複(fu)性不高，對整套流(liú)量👌計的精度影響(xiang)因素多且錯綜複(fu)雜，因此精度提高(gāo)🌈的難度很大。
2.1被測(ce)流體特性的影響(xiang)
　　由于天然氣本身(shēn)的性質，會随着外(wai)界環境溫度的變(biàn)化✂️而發🈲生複雜的(de)變化，從而影響流(liú)量計的測量精度(dù)。對于天然☀️氣的測(cè)量，必須首先确定(ding)天然氣的工作溫(wēn)度和壓力，以免造(zao)成密度和壓❓縮系(xì)數的過大變化。低(di)密度氣體對某些(xie)測量方法呈📞現困(kun)難，此時就要改變(biàn)所選擇的測量方(fang)法，或者進行溫度(dù)和(或)壓力修正，以(yi)🍉保證測量精度🏃。在(zai)評估流量計的适(shi)應性時，還要掌握(wo)氣體的溫度—粘度(dù)🔞特性，雖然氣體的(de)粘度随溫度和壓(yā)🐇力變化較小，但是(shì)對❗流量計量的精(jing)度還🈲是有一定的(de)💚影響。
　　在礦場計量(liàng)或測量含有雜質(zhi)的天然氣時，雜質(zhi)會腐蝕🍓儀表🌐接觸(chù)件，使接觸表面結(jié)垢或析出結晶，減(jian)小活動部件的間(jiān)隙，從而改變流量(liàng)計使用性能參數(shù)，降低敏感元件的(de)靈敏度或測量性(xing)能，影響計量精度(dù)。
　　對于油田濕氣(伴(bàn)生氣)，其中含有大(dà)量飽和水蒸氣，溫(wēn)👉度降👨‍❤️‍👨低時💘有水凝(ning)結；分離不淨的濕(shī)氣含有油滴或油(you)污，屬髒污介質；間(jian)斷❤️計量，将有油、水(shui)沉積在管線内。它(ta)們均屬于多組分(fèn)流動🈲，計量時應謹(jin)慎對待🚶‍♀️[1]。經驗表明(míng)，單相通用🌍流量儀(yi)表用于多組分或(huò)多相✉️流體，測量性(xìng)能會改變(或🧑🏾‍🤝‍🧑🏼大幅(fú)度改變)。單相流動(dòng)的氣體有時也會(hui)呈現雙相，例如濕(shī)氣中水微粒随着(zhe)天然氣流動，環境(jìng)✉️溫度或⁉️天然氣壓(ya)力偏離原定狀♻️态(tai)，儀表就可能不适(shì)應。測量氣液雙相(xiang)流時盡可能采用(yòng)分離後分相測量(liang)，以保證最小測量(liang)不确定度🌂，然而在(zài)有些場合這種方(fāng)法并不切實可行(háng)或不符合要求[2]。
2.2儀(yí)表性能的影響
　　孔(kong)闆流量計本身引(yǐn)起的誤差原因主(zhǔ)要有：孔闆入口直(zhi)角銳💛利度，管徑尺(chǐ)寸與計算不符，孔(kong)闆厚度誤差，節流(liu)件附件産生㊙️台階(jiē)、偏心，孔闆上遊端(duan)面平度，環室尺✊寸(cun)産生台階、偏心，取(qu)壓位置，焊縫突出(chu)，取壓孔加工不規(guī)範或堵塞及節流(liú)🔅件不同軸度等等(deng)。這些因素都有可(kě)能影響孔闆的重(zhòng)複性，重複性是由(you)儀器本身原理與(yu)制造質量所決定(ding)，它在過程控制應(ying)用中是重要的指(zhi)标。而精度除取🐉決(jué)于重複性外，尚與(yǔ)量值标定系統🍓有(you)關。在實際應用中(zhōng)🤟，儀表優良的重複(fu)性被許多因素包(bāo)括流體粘度、密度(dù)等變化所幹擾，都(dou)會影響✔️測量精度(du)。若儀表輸出特性(xìng)是非💞線性的，則這(zhè)🍉種影響更爲突出(chū)。
　　流量儀表輸出主(zhǔ)要有線性和平方(fang)根非線性兩種。大(dà)部🐪分流量儀表的(de)非線性誤差不列(lie)出單獨指标，而包(bāo)含在基本誤差内(nèi)。然而對于寬流量(liang)範圍脈沖輸出用(yong)作總量積算的儀(yí)表，線性度是一個(ge)重要指🌈标，使有可(kě)🔴能在流量範圍内(nei)用同一個儀表常(chang)數，線性度差就要(yào)降低儀表精度。
　　用(yong)于脈動流動場所(suo)，應注意儀表對流(liú)動階躍變化的響(xiǎng)應。有些使用場所(suǒ)要求儀表輸出跟(gēn)随流動變🧑🏽‍🤝‍🧑🏻化，而另(lìng)一些爲獲得㊙️綜合(he)🔞平均值隻要求有(yǒu)較慢響應的輸出(chu)。瞬态響應(transientresponse)常以時(shí)間常數或響應頻(pin)率表示，其值前者(zhě)從幾毫⛱️秒到幾秒(miǎo)，後者在數👨‍❤️‍👨百赫茲(zī)以🔱下，配用顯示儀(yi)表可能相當大地(di)延長響應時間。Redmedloc認(ren)爲儀表的流量上(shang)升和下降的動态(tài)響應不對稱會急(jí)劇增加測量誤🌈差(cha)[3]。
2.3流量計安裝的影(yǐng)響
　　管線布置的偏(pian)離造成的安裝誤(wu)差是普遍性的，其(qí)主💃要原因🏒是現場(chǎng)不能滿足直管段(duàn)要求的長度。在流(liú)量🌂計安裝時👉首先(xian)❗應考慮管道的布(bù)置和天然氣的流(liu)動方向，有🔱些雖然(rán)是能雙向工作的(de)儀表，在安裝時也(ye)要考慮正向和反(fǎn)向之間測量性🏃‍♂️能(neng)是否存🔞在差異。
　　大(da)部分流量計儀表(biao)或多或少會受進(jìn)口流動狀況的影(yǐng)響，因而必須保證(zheng)測量流體的良好(hǎo)流動狀況🔞。輸送管(guǎn)道上安裝的定排(pai)量泵、往複式壓縮(suō)機、振蕩着的閥或(huo)調節器等都⛱️是常(cháng)見的脈動源，上遊(yóu)管道布置和阻流(liú)件會引起流動擾(rao)動，另外管道直徑(jing)和方向的急劇改(gǎi)變等不良布置，都(dou)會産生脈動，流量(liang)計來不及跟随記(ji)錄脈動擾動，帶來(lái)測量誤差。因此🙇🏻應(yīng)考慮在儀表前後(hòu)管道👅安裝支撐件(jiàn)。雖然脈動緩沖器(qi)可清除或減小泵(beng)與壓縮機的影響(xiǎng)，然而流量計還是(shì)應盡可能避開振(zhèn)動或振動源爲好(hao)[3]。
　　流量計的信号輸(shu)出顯示有流量(體(ti)積流量或質量流(liu)量)、總量、平均流速(su)、點流速幾種，亦可(ke)分爲模拟量(電流(liu)或電壓)和🧡脈沖量(liàng)。目前大部分儀表(biao)系統，在儀表上或(huò)其附近結合着電(diàn)子設備。大功率電(dian)源不僅🌈會使儀表(biǎo)輸出脈沖波動，還(hái)會影響儀表工作(zuo)性能，如 電磁流量(liàng)計 的磁場被畸變(bian)，影響測量精度。因(yīn)此電氣連接應有(you)抗❗雜散電⛱️平幹擾(rao)的能力，并且信号(hao)電纜應盡可能遠(yuan)離🏒電力電纜♋和電(dian)力源⭐，将電磁幹擾(rao)和射頻幹擾降至(zhì)最低水平💋。
2.4環境條(tiáo)件方面的影響
　　因(yīn)所使用環境條件(jiàn)不同于預期的，使(shǐ)儀表的一些性🤩能(neng)⛱️參☀️數和硬件方面(miàn)也随之發生了改(gǎi)變，從而會改變🔆流(liú)量計測量結果。例(li)🏒如：環境溫度或介(jiè)質溫度的急劇變(biàn)化引起濕度的變(bian)化🏒，高濕度會加速(su)大氣腐蝕和電解(jie)腐蝕并降低電氣(qì)絕緣，低濕度則容(rong)易🏃‍♂️産生靜電。
　　儀表(biǎo)的電子部件和某(mǒu)些儀表流量檢測(cè)部分易受環境溫(wēn)度變化影響。例如(ru)，儀表尺寸變化，通(tong)過儀表殼體傳熱(rè)✌️改變流體密度和(he)粘度等，影響到顯(xiǎn)示儀表電子元件(jiàn)時，将降低測量精(jing)度。
　　此外，影響孔闆(pǎn)流量計計量的因(yīn)素還有氣體流速(su)造⭕成雷諾數範圍(wéi)不符合标準規定(ding)、管道粗糙度影♊響(xiang)等。
3解決孔闆流量(liang)計計量問題的途(tú)徑
3.1加強管理，提高(gāo)人員素質
　　孔闆流(liu)量計易于偏離标(biao)準的原因在于儀(yí)表本身的✔️工作原(yuán)理與結構特點，儀(yí)器自身誤差是制(zhi)造時産生的，安裝(zhuāng)和使用💋誤差則是(shi)在安裝時或長期(qi)使🚩用中由于流體(tǐ)介質腐⭕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(liang)系統，消除安裝誤(wu)差。在使用過程中(zhōng)，操作人員應做好(hǎo)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《天然氣流量(liàng)的标準孔闆計量(liang)方法》(SY/6143-1996)的力度。其中(zhong)提到了減少🔞誤差(chà)的方法。如附錄“節(jiē)流裝置在使用中(zhong)出現部分偏離💔标(biao)準規定的處理”中(zhōng)規🌏定在實際應用(yòng)中采取在流出系(xi)數中增加2個🛀🏻修正(zhèng)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(jì)量的實際應用中(zhōng)🔴應深入研究，吃透(tou)《天然氣流量的标(biāo)準孔闆計🙇‍♀️量方法(fǎ)》的精髓，嚴格按标(biao)準規定安裝、使用(yòng)、處理數據，保證天(tian)然氣計量的準确(que)性。
3.2測量儀表的正(zhèng)确選用
　　測量儀表(biao)應首選标準節流(liu)裝置，當流量變化(hua)範圍大時要考慮(lǜ)用寬量程智能差(cha)變，其它類型檢測(ce)儀表在相應的計(jì)量天✂️然氣的标準(zhun)出台前，應慎重選(xuan)用，二次儀表的計(jì)量模型應符合SY/T6143-1996的(de)要求計算FZ能輸入(rù)組份，實時計算C值(zhi)。
3.3加強技術培訓，借(jie)鑒國外經驗
　　引進(jìn)、消化、吸收近幾年(nian)發展起來的天然(ran)氣計量新技術。從(cong)國外情況來看，在(zai)天然氣國際貿易(yì)中能量計量幾乎(hu)已全🐇面取代傳統(tong)的體積計量，而我(wo)國的天然氣計量(liang)領域中體積計量(liang)仍占統治地位。爲(wèi)了盡快與國際接(jiē)軌，使⛹🏻‍♀️用單位可以(yǐ)與各科研究院所(suo)聯合攻關，開展天(tian)然氣能量計量的(de)試驗工作，并在此(cǐ)基礎上完成标準(zhǔn)化。爲了加快試驗(yàn)進度，建議引進國(guó)外先㊙️進的在線氣(qi)相📐色譜系統和流(liú)量計算機，在消化(huà)引進技術的基礎(chǔ)上發展适合♈我㊙️國(guo)國情的㊙️天然氣能(neng)量計量系統。

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