摘(zhai)要：文章結合孔闆(pan)流量計的基本原(yuan)理及主要特性，闡(chǎn)述孔闆流量計在(zài)天然氣計量上的(de)應用情況，總結問(wèn)題，探讨解決方法(fǎ)，爲今後在設計中(zhong)使用孔闆流量計(jì)積累經驗。
0引言
　　孔(kong)闆流量計 是目前(qian)世界上應用範圍(wéi)最爲廣泛的流量(liang)計量儀表之一。所(suo)有單相流體都可(ke)以測量。由于應用(yòng)曆史悠久，在試驗(yàn)研究中積累的豐(feng)富資料和統計數(shu)據，用幹标的方法(fǎ)即可保證流量計(ji)計量精度，這在所(suǒ)🔴有流量儀🥰表中是(shi)唯一的。多年🍉應用(yòng)經驗及現場實🍓流(liu)對比證明，孔闆流(liú)量計😍工作非常穩(wen)🥵定可靠。
　　 孔闆流量(liang)計在天然氣計量(liang)方面應用廣泛，目(mu)前全♈國許多😘油氣(qi)田、長輸管道的天(tian)然氣交接計量都(dou)采用孔闆流量計(ji)💞完成，到現在已經(jīng)形成了許多應用(yòng)經驗，值得總結探(tan)讨。
1孔闆流量計類(lèi)型
　　 目前廣泛使用(yong)的孔闆一次裝置(zhì)分爲兩種，一種是(shì)簡易孔闆截♋流裝(zhuāng)置，一種是高級孔(kong)闆閥。
　　 簡易孔闆截(jié)流裝置：無孔闆升(sheng)降機構，必須停止(zhǐ)介質輸送才❄️能完(wán)成孔闆檢查及更(geng)換，結構簡單，造價(jià)低。
　　 高級孔闆閥：精(jing)度比簡易孔闆截(jié)流裝置高，檢查、更(geng)換孔💛闆✨、維🚶‍♀️修🚶時可(ke)以不停止生産，在(zài)線進行，由于具有(yǒu)孔闆升降機💘構，能(neng)夠很快在線完成(chéng)孔闆檢查及更換(huan)。操作靈活方便。
2工(gōng)作原理
　　 流體在流(liu)動過程中，在一定(dìng)條件下，流體的動(dong)能和靜壓能（壓力(li)能）可以互相轉換(huàn)，并可以利用這種(zhong)關系來測量✉️流體(ti)的流量1。
　　 介質流經(jing)管道中孔闆所在(zài)的截面時，由于流(liu)通面積突然縮小(xiǎo)，促使流束産生局(ju)部收縮，流速加快(kuài)，靜壓力降低，因而(er)在孔闆前㊙️後出現(xiàn)壓力差（簡稱差壓(yā)❗）。可以通過測量此(cǐ)差壓的大小按一(yi)定🧡的函數關系來(lai)計算出流量值。根(gēn)🌍據能量守🏃🏻恒定律(lǜ)及流體連續性原(yuán)理，節流裝置的流(liu)量方程可以寫成(chéng)：

　　 式中，M爲質量流量(liàng)，kg/s；Q爲體積流量，m3/s；ɑ爲流(liú)量系數；?爲流量膨(péng)脹系數；F0爲節流裝(zhuang)置開孔截面積，m2；ρ1爲(wei)流體流經節流元(yuán)件前的密度，kg/m3；Δρ爲節(jie)流元件前後壓力(lì)差，即Δρ＝ρ1－ρ2，Pa。
　　 由式（1）和（2）可見(jiàn)，天然氣流經節流(liu)裝置（孔闆）時的體(tǐ)積✨（質量）流✊量與産(chan)生的差壓平方根(gēn)成正比。基于此原(yuán)理，孔闆流量計通(tōng)過💃測量孔闆前後(hòu)差壓，經過計算換(huàn)算出天然氣🈲的流(liu)量。
3孔闆流量計的(de)選型和安裝
3.1孔闆(pan)流量計選型
　　 我們(men)所說的孔闆流量(liàng)計實際上是許多(duo)儀表組成的一個(gè)整體🈲，其選型包括(kuo)高級孔闆閥、 差壓(ya)變送器 、 壓力變送(song)器 、 溫度變送器 的(de)選型。
　　 孔闆流量計(ji)的選型最基本内(nèi)容即是通過計算(suàn)獲得孔闆片标🚶準(zhun)開口尺寸d20和孔闆(pǎn)片前後差壓值。目(mù)前我們采用符合(hé)GB/T21446-2008标準2的計算軟件(jian)，其計算步驟簡✉️述(shu)如下：
1）輔助計算：
　　 首(shǒu)先設計人員根據(jù)管道介質流量确(què)定d20，即20℃條件下檢測(cè)的測量🔞管直徑（孔(kǒng)闆閥孔徑）。需要注(zhu)意的是在滿足計(jì)量能力的條件下(xia)🥰，應選擇内徑較小(xiao)的測量管，提高差(cha)壓和孔徑比。
計算(suàn)天然氣真實相對(dui)密度、密度、壓縮因(yin)子和超壓縮系🧑🏽‍🤝‍🧑🏻數(shù)。
計算天然氣等熵(shāng)指數、動力粘度。
計(ji)算管徑雷諾數。
2）計(ji)算順序：
計算近似(sì)值
　　 将β近似值帶入(rù)工時最終求出值(zhi)（孔徑比）和d值（開孔(kǒng)直徑），進而❄️求出d20，即(jí)孔闆在20℃條件下測(cè)量出的孔徑值。
　　 需(xū)要注意的是，由于(yu)單片孔闆量程比(bǐ)隻能達到1：3，最🚶‍♀️多💔不(bu)超過1：4，因此對于流(liú)量範圍較大的工(gōng)況，可将流量值分(fen)作2～3段，分别計👣算出(chū)口徑從大到小的(de)2～3片孔闆。
　　 結合孔闆(pan)閥孔徑、孔闆開孔(kong)直徑和介質工藝(yì)條件，就可🔞以計算(suan)👅出ΔPmax和ΔPmin。
　　 計算完畢後(hou)，結合工藝介質條(tiao)件即可選擇适合(hé)設計🐇工況的高級(ji)孔闆閥和孔闆片(pian)，并可确定差壓檢(jiǎn)測範圍，再根據工(gong)況确定壓力、溫度(dù)補償儀表的測量(liang)範圍，孔闆閥的選(xuǎn)型就完成了。
3.2孔闆(pǎn)流量計的安裝
　　 孔(kǒng)闆流量計的安裝(zhuāng)調校，必須嚴格按(àn)照相關國家标🐅準(zhun)🚶GB/T21446-2008進🏃‍♀️行。
1）直管段的要(yào)求
　　 速度式流量計(jì)都有前後直管段(duàn)的安裝要求，用以(yi)起到被測流體穩(wěn)流的作用，孔闆流(liu)量計的直管段由(yóu)其前端安裝的阻(zǔ)流件形式和直徑(jìng)比确定，在阻流件(jiàn)和值确定的情況(kuàng)下，可以通過查詢(xun)GB/T21446-2008來确定直管段長(zhang)度，GB/T21446-2008規定了各種阻(zǔ)流件要求的最短(duan)直管段長度，但在(zài)孔👈闆上遊安裝整(zhěng)流器的情況下，可(kě)以縮短直管段的(de)長度，因此該标準(zhun)🙇🏻也推薦采用整流(liu)器。
　　 根據規範的要(yào)求，目前我們的設(shè)計中均在孔闆上(shàng)🏃🏻‍♂️遊設置了流⛷️動調(diào)整器，按照規範規(gui)定，在孔闆上遊13D（孔(kǒng)闆☀️閥内徑）處安裝(zhuāng)整流器，再保證30D的(de)前直管段的情況(kuàng)下，可以滿足任何(he)上遊阻㊙️流件下的(de)安裝，目前這樣的(de)直管段配置🧑🏾‍🤝‍🧑🏼已經(jīng)在設計中普遍🔅采(cǎi)用，相對而言，後直(zhí)管段的确定則比(bǐ)較簡單，僅僅由直(zhi)徑比确定，直管段(duan)安裝如圖1所示。

　　 值得注意的是(shì)，由于安裝在孔闆(pan)上遊和阻流件之(zhī)間的直管段由兩(liang)種管段組成，一截(jié)是孔闆配套提供(gong)，一截是工程上提(tí)供，兩🥰種管段可能(néng)存在内徑不🎯完全(quan)一樣的情況，這樣(yàng)會形成一個凸🐆台(tái)，根據經驗，10D之外台(tai)階h不超過2%的圓度(dù)要求即可。
　　 管段必(bi)須是直的，當與管(guan)道直線的偏移不(bú)超過其長📧度☂️的📧0.4%時(shi)，即認爲管道是直(zhí)的。通常隻需目測(cè)檢驗，上下遊直管(guǎn)段對接引起的管(guan)道直線的偏差也(yě)應不超過其長度(du)的0.4%。
2）孔闆安裝要求(qiu)
　　 孔闆應與節流裝(zhuang)置中的直管段對(duì)中。實驗表明，孔闆(pǎn)偏🐉心引起的計量(liang)誤差一般在2%以内(nèi)，孔徑比值愈高，偏(piān)心率影響愈大，應(ying)不🈲用值高的孔闆(pan)。
　　 不能使孔闆發生(shēng)彎曲或變形，否則(zé)将導緻流量測量(liang)誤差💯較大。在法蘭(lan)取壓的孔闆上進(jin)行測試，孔闆彎曲(qu)産生的最大誤✏️差(chà)約爲3.5%。
3）變送器安裝(zhuāng)要求
　　 差壓和壓力(li)引壓管段在不影(yǐng)響儀表安裝操作(zuo)的前提下應盡量(liàng)短，這樣便于保溫(wen)和防凍，同時因具(jù)有一定斜度，使天(tian)然氣中産生的凝(níng)液不緻在變送器(qi)側彙集3。
4）其他安裝(zhuang)要求
　　 所有墊片不(bu)能用太厚的材料(liào)，最好不超過0.5mm，墊片(piàn)不能突出管🏃‍♂️壁🍉内(nèi)否則可能引起很(hěn)大的測量誤差。
凡(fan)是調節流量用的(de)閥門，應裝在節流(liú)件後最小直管段(duan)長度以外。
節流裝(zhuang)置在工藝管道上(shang)的安裝，必須在管(guan)道清洗吹🌈掃後進(jin)行。
4存在問題及解(jiě)決方法
4.1存在的問(wen)題
1）儀表本身計量(liang)精度問題
　　 盡管孔(kǒng)闆流量計自動計(jì)量系統的發展越(yue)來越完💚善♊，但由于(yu)設備、測量儀表本(běn)身的原因和自動(dòng)計量技術上的局(ju)限性，在♍提高計量(liàng)的準确性和數據(jù)處理上，仍存在一(yī)些問題。
　　 測量的重(zhong)複性、精确度在流(liu)量計中屬于中等(děng)水平，孔闆流量計(ji)在流體較爲幹淨(jing)、直管段較長、流體(ti)處于紊流狀💃🏻态（雷(léi)諾數大于4000）時，測量(liàng)精度較高。但由于(yú)氣質、計量直管段(duàn)沒有達到要求，造(zao)成孔闆入口銳角(jiǎo)損傷；液🌍體及固體(tǐ)污物堆積在孔闆(pan)表面，使孔闆表面(miàn)粗糙度改變，大大(da)增加測量誤差。
2）量(liang)程比問題
　　 孔闆流(liú)量計測量範圍太(tài)窄，這是此種流量(liàng)計應用上的🔞最大(da)不足，由于儀表信(xin)号（差壓）與流量爲(wei)平方關系，一般測(cè)量範圍度僅3∶1～4∶1。
3）安裝(zhuang)問題
現場安裝條(tiáo)件要求較高，需要(yào)較長的直管段，在(zài)工程中有💜時🔞難以(yǐ)滿足。
孔闆閥與差(cha)壓、壓力檢測儀表(biǎo)之間引壓管線易(yi)産生洩漏、凍㊙️堵🚩等(děng)問題。
4）使用中産生(sheng)的問題
　　 孔闆彎曲(qǔ)變形，上遊端面沉(chén)積髒物，孔闆入口(kou)直角邊緣破損等(děng)問題都會影響到(dào)計量精度。
4.2解決天(tiān)然氣計量問題的(de)途徑
1）保證安裝質(zhì)量，勤于維護
　　 可以(yǐ)看到，很多安裝和(hé)維護的問題往往(wang)影響到孔♻️闆😄流量(liang)計🚶測量精度，因此(ci)安裝時必須嚴格(gé)按要求施工，消除(chu)安裝誤差⛱️。在使用(yòng)過程中，操作人員(yuan)應做好系統的檢(jiǎn)修、維護、保養工作(zuò)，延長其使用壽命(mìng)，對🌏于實際使用中(zhong)的壓🏃🏻‍♂️力、溫度、流量(liàng)等工況參數的變(biàn)💃🏻化，應進行及時修(xiu)改以減小計量誤(wu)差。
2）采用多種辦法(fa)提高量程比
采用(yòng)寬量程差壓變送(song)器
　　 爲了提高量程(cheng)比，可以考慮利用(yong)變送器寬量程的(de)特💃點，運用軟件的(de)方式實現量程的(de)自動調整（軟維護(hu)），從而擴大量⭐程比(bi)，提高測量的有效(xiào)範圍，保證計量的(de)準确性
采用雙差(chà)壓變送器
　　爲同一(yī)台孔闆閥配套兩(liǎng)台差壓變送器，根(gen)據實際差壓的變(bian)化，切換差壓信号(hào)，從而擴大量程比(bi)，提高測量的有效(xiào)範圍，保證計♻️量的(de)準确性。
采用多路(lù)計量的方式
　　針對(dui)天然氣流量檢測(ce)範圍，設計兩套及(ji)以上不同口徑的(de)孔闆流量計，根據(jù)流量峰值和低谷(gu)的時間段，手動或(huo)自動切換介質流(liú)路，實現寬量程的(de)計量。
5結束語
　　孔闆(pǎn)流量計已經應用(yong)多年，在總結問題(ti)的基礎上得🤞出更(gèng)加🏃🏻科學可靠的設(she)計、使用方法十分(fen)重要。随着流☂️量計(jì)🔞算機、組份分析儀(yí)的成功應用，孔闆(pan)流量計作爲🔞一種(zhǒng)可靠、經濟和方便(bian)💔耐用的儀表設備(bei)仍然可以适用未(wei)來能量交接的計(jì)量場合😄，潛力依舊(jiù)㊙️可觀。

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