摘要:普光(guang)氣田氣質特(tè)殊，高含硫化(hua)氫和二氧化(hua)碳，天然📧氣💜計(jì)量采用标準(zhun)孔闆流量計(jì) ，存在計量不(bu)穩定以及讀(dú)數偏差較大(da)等問題。基于(yú) 孔闆流量計(jì) 的結構原理(li)，從孔闆閥選(xuǎn)材、流量計計(ji)算機選擇和(he)🚩連接❌部件💚設(shè)計3方面介紹(shào)了孔闆流量(liang)計在普光氣(qi)田的應用情(qíng)況，最後根據(ju)軟件和硬件(jiàn)2方面因素，分(fen)析了流量計(ji)量誤差産生(sheng)的原因，并據(ju)此提出了正(zheng)确設置計量(liang)參數、定期清(qing)洗孔🙇🏻闆閥、五(wu)閥組和引壓(yā)管路等改進(jin)措施。這些措(cuo)施對解決高(gao)含碗氣田計(jì)🔴量問題具有(you)一定的指導(dao)意義✂️。
0引言
　　普(pǔ)光氣田氣質(zhì)特殊，高含硫(liu)化氫和二氧(yǎng)化碳，硫化氫(qīng)平均體積分(fen)數15. 16%，二氧化碳(tàn)平均體積分(fèn)數8.64%，對含酸㊙️性(xing)氣體的天然(ran)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻氣流量準🈲确(què)計量難度很(hěn)大[1]'。天然氣流(liú)量計量是企(qǐ)業生産和經(jīng)營管理中的(de)一-項重 要的(de)技術基礎工(gong)作，準确計量(liàng)不但能公平(píng)地進行貿📞易(yì)結算，而且能(neng)指導改進生(shēng)産工藝，提高(gāo)産品質量，降(jiang)低産品生産(chǎn)成本。普光氣(qì)田集輸系統(tong)采用保濕混(hun)輸工藝，選用(yòng)标準孔闆流(liu)量計進👈行計(ji)量分方數在(zài)氣田投産初(chu)期，存✉️在計量(liang)不穩定及🈲偏(pian)差較大的問(wen)題。從孔闆閥(fá)選材、流量計(jì)計算機選擇(zé)和連接部件(jiàn)設計3方面介(jiè)紹♈了孔闆流(liu)量計在普光(guāng)氣田的應用(yong)，最後通過軟(ruǎn)件和硬件☎️分(fèn)析了流量計(jì)量誤差産🥰生(sheng)的原因，提出(chū)了正确設置(zhì)流量計算參(can)數、定期清洗(xǐ)孔闆閥、五閥(fá)組和引壓管(guǎn)路等改進📞措(cuò)施。實踐證明(míng)，這些措施可(ke)以有效解決(jué)普光氣♋田流(liú)量誤差‼️問題(tí)。
1計量原理及(jí)特點
1.1計量原(yuan)理.
　　标準孔闆(pan)流量計的計(jì)量原理爲:基(jī)于流體流動(dòng)的節⁉️流原理(lǐ)㊙️，以能量守衡(héng)和流動連續(xù)性方程爲基(ji)礎，利用流體(ti)流經标準孔(kǒng)闆時在其前(qián)、後産生壓差(chà)，通過測量㊙️壓(ya)差的🐇大小就(jiu)可以間接地(dì)知道流量的(de)大✊小。在标準(zhun)狀态下天然(rán)氣流量的實(shi)用計❤️算公式(shi)爲:

　　式中，q爲标(biāo)準狀态下天(tian)然氣體積流(liu)量，m3/s; A,爲秒計量(liang)系數，視采🤟用(yòng)計量單位而(er)定，此處A. =311 794x10-6; C爲流(liu)出系數; E爲漸(jian)近速度系數(shù); d爲孔闆直徑(jing)，mm; Fc 爲相對密度(dù)系數; ε .爲可膨(peng)脹系數; Fz爲超(chao)壓縮♉因子; Fr爲(wèi)流動溫度系(xì)數; P:爲孔闆上(shang)遊側取壓孔(kong)氣流絕對靜(jing)壓，Pa;Ap爲氣流流(liu)經孔闆時産(chan)生♋的壓差，Pa。
1.2 結(jié)構及特點
　　标(biāo)準孔闆流量(liang)計結構如圖(tu)1所示，包括節(jie)流元件(标準(zhun)孔㊙️闆☀️及其🌈取(qǔ)壓裝置)、傳輸(shū)壓差信号的(de)引壓管路、閥(fa)門以及差壓(yā)計等部分。标(biao)準孔闆是壓(ya)差測量時的(de)一次元件， 人(ren)⭐們利用它在(zai)管道内使流(liú)體産生壓♊差(chà)，再通過引壓(yā)管路把孔闆(pǎn)前、後産生的(de)壓差傳送給(gei) 差壓變送器(qì) ，再輸人到二(er)次儀表，從而(ér)顯示出管道(dào)内流體的靜(jing)💁壓、壓✉️差、瞬時(shí)流量和累計(jì)流量等計量(liang)參數。

　　标準孔(kǒng)闆流量計有(yǒu)以下特點:①孔(kong)闆閥結構簡(jiǎn)單，應🔴用技術(shù)成㊙️熟📧，容易掌(zhang)握;②适應性強(qiáng)，可實現在線(xian)更換、清洗和(he)檢查孔闆;③性(xìng)能穩定可靠(kao)，使用壽命長(zhǎng);④孔闆🐕爲标準(zhun)🏃節流元件，不(bú)需要标定。存(cún)在的缺點主(zhu)要有:①量程比(bi)較小;②壓力損(sun)失較大;③受影(yǐng)響因素較多(duo)，不确定度大(da);④對前、後直管(guǎn)段要求高。
2标(biao)準孔闆流量(liàng)計在普光氣(qì)田的應用
　　普(pu)光氣田集氣(qi)站外輸計量(liang)和集氣總站(zhàn)外輸總計量(liang)選㊙️用的慌量(liang)鍾量儀表均(jun1)爲孔闆閥流(liu)量計，由孔闆(pǎn)閥、流量❌計算(suan)機及過程連(lian)接部件3部分(fèn)組成。由于普(pǔ)光氣田介質(zhi)爲高含☂️硫化(huà)氫天然氣，且(qiě)集輸工藝采(cǎi)用保濕混輸(shu)工藝，天然氣(qi)中含水和單(dan)質硫，相對🐅于(yú)常規天然👣氣(qi)計量，标準💰孔(kong)闆流量計在(zai)普光氣田的(de)應用中有其(qí)本身的特點(dian)。
2.1孔闆 閥的選(xuǎn)材
　　普光氣田(tian)酸氣外輸采(cǎi)用的是丹尼(ní)爾孔闆閥，以(yǐ)法蘭取㊙️壓标(biāo)準孔闆作爲(wei)流量檢測元(yuán)件。閥體由上(shàng)、下2部分組成(cheng)，中間滑閥✨連(lian)通或切斷，設(she)有密封脂注(zhù)，人機構，下閥(fá)腔與孔闆上(shang)遊連通。當孔(kǒng)闆閥正常工(gōng)作時，滑閥關(guan)閉，下閥腔壓(yā)力與上遊管(guǎn)内壓👈力相等(deng)，上㊙️閥腔壓力(lì)與大氣壓力(li)相等，在上、下(xia)閥腔之間産(chǎn)生較大的壓(ya)力差，此壓力(li)差作用在滑(hua)閥下方，從而(er)增強其密封(feng)性。孔闆✌️閥底(dǐ)部設有排污(wū)閥，用于定期(qi)吹掃排除閥(fá)内污物。上♈閥(fá)腔亦設置有(yǒu)放🚩氣孔，可排(pái)出上閥腔内(nei)介質。孔闆閥(fa)可實現在線(xian)更換、清洗和(hé)檢查孔闆，其(qí)操作也靈活(huó)方⛷️便。爲保證(zhèng)在普光高含(hán)硫🐅化氫工況(kuàng)下孔闆閥的(de)性能🚶滿足要(yao)求，并确保其(qí)使❄️用壽命和(he)安全生産，孔(kǒng)闆閥上、下腔(qiāng)間的密封件(jiàn)采用全硬密(mì)封結構，閥闆(pǎn)和閥座均采(cǎi)用316L材質，标準(zhun)孔闆片采用(yong)In-conel625材質♌，可有效(xiào)防止硫化物(wu)應力開裂和(hé)氫😘緻開裂。
2.2流(liu)量計算機選(xuan)擇
　　對于高含(hán)硫化氫氣田(tián)來說，一個重(zhòng)要的原則就(jiu)是盡量減🌈少(shao)動靜密封點(diǎn)，從而降低洩(xiè)漏風險。普光(guang)氣田地面集(ji)輸系統選用(yong)的💃流量計算(suàn)機爲艾默生(shēng)的FLOBOSS103流量計算(suàn)機，集⭐成壓差(chà)、靜壓雙變量(liang)變送器、RTD 溫度(dù)變送器 和流(liu)量計算功能(neng)于- -體。　　FLOBOSS103檢測孔(kǒng)闆兩側壓差(chà)及管道㊙️靜壓(yā)，并🐅通過 Pt100 熱電(dian)阻 采集流體(tǐ)溫度，可以就(jiu)地顯示這些(xiē)測量值，同時(shi)也可☂️通過标(biāo)🈚準的MODBUSRTU協議和(he)RS485通信接口将(jiang)參數值傳給(gei)站控SCADA系統。可(ke)🙇🏻以接收上位(wei)機控制系統(tong)下載的氣體(ti)組分信息，也(ye)可由MODSCAN32軟件通(tong)過串口通信(xin)向FLOBOSS103内寫入氣(qi)體組分信息(xi)，還可通過🏃‍♀️配(pei)置軟件ROCLINK 800人工(gong)輸入組分信(xin)息。
　　雙變量變(bian)送器(DVS) 采用成(cheng)熟可靠的羅(luó)斯蒙特電容(rong)元件技術測(ce)🤩量壓差。同時(shi)利用壓阻和(hé)矽傳感器技(ji)術檢測靜壓(yā)，測量的過程(chéng)值精确、穩定(dìng)和可重複性(xing)好。其專用微(wēi)處理💋器使用(yong)存儲在永久(jiu)存儲器中的(de)特♋征化數據(jù)對原始傳感(gan)器信号進行(hang)線性化和校(xiào)正。讀數存儲(chǔ)于FLOBOSS103的内部模(mo)拟🧡輸入點中(zhōng)，通過中斷的(de)方式向變送(song)器的☀️處理器(qì)發送數據。RTD 溫(wēn)度變送器采(cǎi)用鉑電阻P100來(lai)采集現場流(liú)體溫度，測量(liàng)範圍爲-40~240 C,精度(du)等級🧡爲+0.2 C。
2.3過程(cheng) 連接部件
　　過(guo)程連接部件(jian)主要是指2個(ge)1/4NPT的取壓閥、五(wǔ)閥組以及引(yǐn)壓管路。雙🤩變(bian)量變送器(DVS)底(dǐ)部采用NPT内螺(luo)紋連接孔闆(pan)上的引壓管(guan)🤞。上、下遊管線(xian)通常連接到(dao)孔闆的高、低(dī)壓側㊙️。由于連(lián)接部件均爲(wèi)長期接觸高(gao)含硫化氫天(tiān)然氣的部件(jiàn)，且天然氣爲(wei)濕💛氣，故不同(tong)🔴于-般的天🌐然(rán)氣計量場合(hé)。普光氣田♍現(xiàn)場的取壓閥(fa)、五閥組和引(yin)壓管均采用(yòng)哈氏合金材(cai)質，且連接部(bù)件的孔徑較(jiao)大，如引壓管(guan)路内徑爲12 mm,以(yǐ)防止沉積的(de)單質硫等💔雜(zá)質堵塞引壓(ya)管路🔞。
3誤差分(fen)析
　　普光氣田(tián)實際生産中(zhōng)，天然氣外輸(shū)計量采用的(de)标準孔㊙️闆流(liú)量計存在計(ji)量不穩定、讀(dú)數偏差較大(da)等問題，各集(ji)氣站場的天(tiān)然氣外輸計(ji)量總和與集(jí)氣總站分線(xiàn)外輸總計量(liàng)存在輸差問(wèn)題。針對這一(yi)實際情況，從(cong)軟件和硬件(jiàn)2方面展開分(fèn)析。
3.1軟件問題(ti)産生的計量(liang)數據誤差
　　采(cǎi)用标準孔闆(pǎn)流量計測量(liang)天然氣流量(liang)，其流量值與(yǔ)天🌈然氣🐪組💛分(fen)、壓差、壓力和(hé)溫度等參數(shu)有關。流量測(ce)量🔞系統若未(wei)👨‍❤️‍👨能嚴格按計(ji)量标準要求(qiu)配置相應☁️的(de)測量儀表，流(liú)量計算時氣(qì)體壓力、溫度(du)和天然氣組(zǔ)分的變化未(wèi)能得到完全(quán)補償，則會造(zào)成流量計⭐精(jing)度下降，形成(cheng)測量誤差。檢(jian)查普光氣田(tián)現場使用的(de)流量計算機(ji)計算軟件，其(qi)符合國家标(biao)準，測量系統(tong)完全滿足标(biāo)準孔闆流量(liàng)計計量标準(zhǔn)，其測量誤差(cha)基本可以忽(hū)略不計，所以(yi)在采用的計(ji)♌量标準方面(mian)，普光氣田現(xiàn)場使用标準(zhǔn)孔闆流量計(jì)符合要求，不(bu)是産生誤差(cha)的原因。
　　标準(zhun)孔闆測量是(shì)通過節流取(qǔ)壓差，引壓管(guan)高壓側爲靜(jing)👣壓，軟件根據(ju)靜壓、壓差、溫(wēn)度、氣體組分(fen)、孔闆孔徑和(he)管徑🌈等參數(shù)計算流量計(ji)值。在軟件中(zhong)可以對這些(xiē)參數進行設(she)置，若其中有(you)-一個參數不(bú)準确，都會引(yǐn)起流量不準(zhǔn)确。現場通過(guo)流量計配置(zhi)軟件檢查各(gè)流量計🌍參數(shu)的配置情況(kuang)，設置值均與(yu)現場實際情(qíng)況相符👣。同時(shi)，根據現場采(cai)💛集到的溫度(dù)、壓👌力、壓差及(jí)軟件🏃‍♂️中配置(zhi)的管徑、孔徑(jing)等參數，然後(hòu)根據國際計(jì)量标準AGA8氣體(ti)壓縮因子計(jì)算方式計算(suan)出的流量與(yu)流量計測量(liàng)值非常接近(jin)🍉，若以上有任(ren)何參數設置(zhì)不正确，就會(hui)造成氣體計(ji)量不準确[4-5]。随(sui)着高含✔️硫氣(qi)田的開發，氣(qì)體中硫化💋氫(qīng)含量不斷增(zeng)布，想成♊氣體(ti)計量誤差不(bú)斷增大,通過(guo)及😘時更新氣(qì)體組分☎️數據(ju)，基本保證了(le)氣體流量計(jì)量的準确性(xìng)。
3.2硬件問題産(chǎn) 生的計量數(shu)據誤差
　　現場(chǎng)生産實踐表(biǎo)明，标準孔闆(pǎn)流量計會因(yīn)爲标準👣孔🐪闆(pǎn)、五閥組、引壓(yā)管路等硬件(jian)出現異常，導(dao)緻流量計量(liang)不準确，“下🎯 面(miàn)分别進行分(fèn)析。
3.2.1标準孔闆(pǎn)
　　對孔闆進行(háng)研究後發現(xiàn)，普光氣田生(shēng)産現場85%以上(shang)的标準孔闆(pǎn)均受到了不(bu)同程度的刮(guā)傷、變形，觀察(chá)上、下遊直管(guan)段，管道内壁(bi)沉積了大量(liang)的單質硫，導(dao)闆周圍出現(xian)腐蝕、碳化，且(qie)有雜質附着(zhe)。
　　普光氣田現(xian)場作業較多(duō)，關井之後重(zhòng)新開井的過(guo)程比較迅🤟速(sù)✔️，造成孔闆受(shòu)天然氣的強(qiáng)力沖蝕或機(jī)械磨損而産(chǎn)生劃傷、變形(xíng)，孔闆的光潔(jie)度下降，入口(kǒu)的尖銳程度(dù)變圓，使其圓(yuán)弧半徑不能(neng)滿足标準要(yào)求，使得計量(liang)數據比實際(ji)流量偏低;孔(kong)闆閥和直管(guǎn)段内部附着(zhe)單質硫之後(hou)，氣體不能形(xíng)☎️成穩定的牛(niu)頓流體，造成(chéng)計量誤差;孔(kong)闆在天然氣(qi)沖擊過程中(zhong)，不同程度地(dì)産生🌐了偏心(xin)，同時導闆周(zhou)圍出現的腐(fu)蝕、碳化和雜(za)質沉澱🏃等因(yin)素，也會嚴重(zhong)影響流量計(jì)量的準确性(xìng)。通過嚴格♈執(zhi)行操作規程(cheng)，按照操作步(bu)㊙️驟平穩操作(zuo)，确定開井方(fāng)式;同時定期(qi)清⛷️洗孔闆閥(fa)、計量直管段(duan)等方式可以(yǐ)有效解決上(shang)述問題。普光(guāng)氣田某集氣(qi)站氣體流量(liang)計量不準确(que)，誤差很大,通(tōng)🔞過拆卸孔闆(pǎn)閥和直管段(duan)，發現内部有(yǒu)🔴許多單質硫(liu)沉積。清洗孔(kǒng)闆閥和直管(guǎn)段後，氣體💋流(liú)量恢複正♉常(chang)。
3.2.2 五閥組
　　在生(sheng)産過程中，需(xu)要定時對孔(kǒng)闆流量計進(jin)行排污。通過(guò)對 五閥組 進(jin)行解體檢查(cha),發現内部存(cun)在單質硫等(děng)雜質，造成五(wu)閥組中的平(píng)衡閥關不嚴(yan)，形成内漏，影(ying)響孔闆流量(liàng)計的上、下遊(yóu)取壓，導緻壓(yā)差信号變小(xiao)，儀表計量偏(piān)低。此類問題(ti)可通過清洗(xi)或💚更換新的(de)五閥組得以(yǐ)解決。
3.2.3 儀表引(yǐn)壓管路
　　普光(guāng)天然氣會析(xi)出單質硫，單(dān)質硫在引壓(ya)管路中沉💔積(jī)、固👅化⛹🏻‍♀️，會引起(qi)引壓管路堵(dǔ)塞，不能正常(cháng)取壓，孔闆流(liú)量計不能及(ji)時得到🥰正确(què)的靜壓和壓(ya)差,從而❌造成(cheng)計🆚量偏差。前(qián)期在普光氣(qi)田現場生産(chǎn)過程中經常(cháng)出現流量計(jì)示值長期不(bú)變化的情況(kuang)。對此,采取在(zai)孔闆流量計(jì)引壓管線、五(wu)閥組等部位(wei)安裝電♊伴熱(re)裝置的辦❓法(fǎ)，減少單質硫(liu)在引壓管路(lù)中🤞的析出、沉(chén)積，防💘止引壓(yā)🚩管路堵♌塞。同(tóng)時定期對引(yǐn)壓管路進行(hang)放空、清洗，确(que)保引壓管路(lu)不堵塞。
4結束(shu)語
　　由于普光(guang)氣田氣質的(de)特殊性，前期(qi)生産過程中(zhōng)更多的關注(zhu)在選材和防(fáng)腐方面，對造(zào)成計量偏差(cha)的因素估計(jì)不足🔆，導緻計(jì)量偏差較大(dà);後期采取設(she)定🚶‍♀️正确的計(jì)算參🈲數，定期(qi)清洗孔闆閥(fa)、五閥組和引(yin)壓管線等措(cuo)施後，圓滿解(jie)決了計量偏(piān)差問題。總體(ti)而言，類似普(pu)光氣田的工(gōng)況使用标準(zhǔn)孔闆流量計(ji)需🈲注意以下(xià)問題:①設定正(zheng)确的流量計(ji)算參數，及時(shí)修正氣體組(zǔ)分參數;②定期(qī)對标準孔闆(pǎn)進行檢查、清(qīng)洗，發✉️現問題(tí)後及時更換(huàn);③定期對五閥(fa)組及其引壓(ya)管路進行排(pai)污驗漏檢查(cha)🔱，冬季氣溫下(xia)降易發生凍(dong)堵和硫沉積(jī)，需增加排污(wu)次數。若發現(xiàn)五閥組及引(yin)壓☀️管路堵塞(sai)，應及時清洗(xǐ)或更換，保證(zheng)其正常運行(hang)。

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