摘(zhāi)要:介紹了孔(kong)闆流量計
量(liang)器具的應用(yong),同時針對當(dāng)前孔闆流量(liàng)自動計量系(xì)統🧑🏽🤝🧑🏻進行了介(jie)紹和分析,爲(wèi)現場孔闆流(liú)量計計量精(jīng)度的提高提(tí)出了相應的(de)建議和要求(qiú)。
由于曆史原(yuán)因和自身的(de)特點,孔闆流(liú)量計在當前(qian)天然🐕氣計量(liang)中占據很大(dà)市場。同時,由(yóu)于自動化技(jì)術在孔闆流(liu)量計計♍量系(xì)👈統中的應用(yong),使孔闆流量(liang)計計量系統(tǒng)克服了傳統(tong)計量過程中(zhong)人爲誤差等(děng)不利因素,進(jin)一步提高了(le)孔闆流量計(ji)的計量精度(du)。
1天然氣流量(liàng)計量方法
我(wo)國天然氣計(ji)量通常以體(tǐ)積表示，法定(ding)單位是立方(fang)🏃🏻♂️米❌。我國規定(dìng)天然氣流量(liàng)測量的标準(zhun)狀态是:絕對(dui)壓力爲0.101325MPa,溫度(dù)爲23.15℃。天然氣流(liu)量計量方法(fa)很多,可用的(de)流量儀表也(ye)✨很多,按工作(zuò)原🌈理大緻分(fen)爲:
差壓式流(liu)量計
、容積式(shì)流量計、速度(dù)式流量計3種(zhǒng)類型。在計量(liàng)标準🧑🏽🤝🧑🏻方面,目(mu)🤞前世🔞界上多(duo)數國家計量(liang)标準逐步向(xiang)1S05167《用孔❌闆測量(liang)充滿圓管的(de)流體的流量(liang)》靠攏，我國天(tiān)然氣計量标(biao)準也修訂爲(wei)SY/T6143-1996《天然氣流量(liàng)的标準孔闆(pǎn)計量方法》。
2孔(kong)闆流量計自(zì)動計量概況(kuang)
所謂自動計(ji)量,就是利用(yong)變送器實時(shi)檢測天然氣(qi)流量💘計量🚶中(zhong)所涉及到的(de)溫度、壓力、壓(yā)差等參數,通(tōng)過計算機中(zhong)的流量計算(suan)軟件,實現整(zheng)個流量測量(liàng)🥵環節中無人(rén)工參與的天(tian)然氣✨流量測(ce)量。随着計量(liàng)技術的發👅展(zhǎn)和計算機運(yùn)用的普及。實(shí)現✌️孔闆流量(liang)計自動化計(jì)量的方案較(jiao)多,目前主要(yao)有以下4種模(mo)🥰式。
2.1單變變送(song)器+流量計算(suàn)機(或工控機(ji))利用
單變量(liang)模拟變送器(qi)分别檢測溫(wen)度、壓力、差壓(yā),并将檢測到(dao)的電🐆信号轉(zhuan)換成标準的(de)4-20MA模拟信号送(sòng)入流量計算(suàn)機(或工控機(ji))的數據采集(ji)卡,通過A/D轉換(huan)成數字量,在(zài)流量計算機(jī)(或工控機🔴)上(shang)通過流量計(jì)算軟件計算(suàn)出✨天然氣瞬(shun)🛀時流量、累積(ji)流量以及實(shi)現其他輔助(zhù)功能。此方式(shi)屬傳統自動(dong)計量模式,缺(que)點爲采集、傳(chuán)輸爲模拟信(xìn)号,抗千擾能(neng)力較差，由于(yu)信号轉換等(děng)問‼️題計量精(jing)度難以提高(gāo),而且硬件較(jiao)複雜、中間環(huán)節較多、可靠(kao)性較差。可擴(kuò)展爲:單變量(liang)變送器+流量(liang)計算機+工控(kong)機,從而實🔅現(xian)流量計算與(yǔ)顯示🌐分開,提(ti)高系統的可(kě)靠性和可視(shì)性。
2.2多變量變(bian)送器+流量計(ji)算機(或工控(kong)機)利用
1台多(duo)變量智能變(biàn)遞器同時檢(jian)測溫度、壓力(lì)、差壓等🏃,采⭐用(yòng)✌️現🔞場總線制(zhi),通過數字信(xìn)号傳輸,送入(rù)流量計算機(ji)(或工控機)數(shù)據采集⭕卡後(hòu)上通過流量(liàng)計算軟件計(ji)算出天然氣(qi)瞬時流量、累(lei)積流量及實(shi)現其他功能(neng)。此方式硬件(jian)連接簡化了(le)許多,提高了(le)系統的可靠(kào)性和測量精(jīng)度。但由于變(bian)送器僅檢測(cè)測量信❤️号不(bu)進行數🈚據處(chu)理，因此在校(xiào)準時必須和(hé)流量計算機(jī)--起實行聯校(xiao)。采用流量計(ji)算機💜或工控(kong)機主要區别(bie)在于流量計(ji)算部分。流量(liàng)計算機是專(zhuan)用的固化軟(ruan)件實現計算(suan)和數據存儲(chǔ),比較穩定可(kě)靠,可信任度(dù)較高;工控機(jī)上軟件計算(suan)一般自主開(kai)發,便于軟件(jiàn)升級和系統(tǒng)維護,由🙇♀️于計(jì)算量大,特别(bie)是多路計量(liang)時,可靠性稍(shāo)微差些💁。爲增(zēng)加系統的可(kě)靠性和操作(zuò)界面🥰直觀化(huà),這種方式也(yě)可擴展爲:多(duo)變量變送器(qì)+流量計算機(jī)+工控機,即流(liu)量計算機中(zhōng)實現流量計(jì)算,工控機上(shàng)實現顯示。
2.3多(duō)變智能變送(song)器+工控機此(ci)方式與模式(shi)2比較,主要區(qu)别是♋變送器(qi)内固化了流(liu)量處理軟件(jian)使得變送器(qì)可以就地顯(xian)示瞬時測☀️量(liang)參數和計算(suàn)瞬時流量🛀,并(bing)通過數字信(xìn)号傳輸,送人(rén)工控機顯示(shi)和實現其他(tā)輸助功✌️能。所(suo)測量的流量(liang)值必須在工(gōng)控機上進🛀🏻行(háng)二次處理,以(yǐ)實現數據的(de)累積和存♻️儲(chǔ)功能。采用💃🏻這(zhe)種方式,系統(tǒng)結構進一步(bu)簡📐化,變送器(qi)可單校也可(kě)聯校,易✉️于維(wéi)護。但由于在(zài)工控機🌐内實(shí)現流量的累(lei)積和存儲,可(kě)靠性較差,易(yi)造成數據💘丢(diu)失。
2.4一體化智(zhi)能儀表+工控(kòng)機主
要利用(yong)一體化智能(neng)儀表實現了(le)變送器與流(liu)量計♌算機的(de)一體化。不僅(jin)自帶數據庫(ku)可實現瞬時(shí)參數🐕及流量(liàng)的顯示,以及(ji)累積流量和(he)曆史數據的(de)再現;而且在(zai)儀表的運行(hang)方面,采取了(le).多種電源保(bao)障方式:内電(dian)池組、太陽能(neng)和外接電源(yuan)等,實現👈了在(zài)無電力供應(ying)情況下,可以(yi)獨立自成計(jì)量系統，就地(dì)顯示天然氣(qì)瞬時流💃🏻量、累(lei)積流量和✂️數(shu)據的存儲、再(zai)現等;正常情(qing)況下可通過(guò)現場總線和(he)上位機連接(jiē),實行⭕數字信(xìn)号傳輸上傳(chuan)顯示,也可以(yi)在工控機上(shàng)實行二次數(shu)據處理,組成(chéng)的計量系統(tǒng)更加靈活、可(kě)靠。采用這種(zhong)方式,實現了(le)計量數據的(de)無憂化,使得(dé)系統結構簡(jian)單、操作更簡(jiǎn)單更可📐靠、更(geng)易維護;不僅(jǐn)可以👌單校也(yě)可以聯校。采(cai)用獨立的計(ji)量回路,減少(shǎo)了數據傳輸(shu)過程的幹擾(rao),提高了計量(liang)的精⁉️度。
3自動(dòng)計量方案選(xuan)擇的原則
由(you)于
天然氣流(liú)量計
量是--種(zhǒng)間接的、多參(can)數的、動态的(de)、不可再現的(de)測量👈,天然氣(qì)的📞流量計量(liàng)是流量測量(liàng)中的難點之(zhi)一。因此,在選(xuǎn)擇具體方案(àn)時,應着重考(kao)慮系統的可(kě)靠性、準确性(xìng)和先進性。一(yī)般主要遵從(cong)以下㊙️原則。
3.1數(shù)據的安全性(xing)原則指
在非(fei)儀表故障的(de)情況下，計量(liàng)系統能夠提(ti)供準确的計(ji)量數據,以實(shí)現對天然氣(qì)管網的有效(xiào)監控,并保證(zheng)🤟數據的可靠(kào)性,爲企業信(xin)息系統實現(xian)企業管理、經(jing)營🌈、指揮、協調(diao)提供重要依(yi)據。計量信息(xi)系統重要的(de)數據源,一旦(dan)出現問題,将(jiāng)🌍給企業帶來(lái)不可估量的(de)損失。因此,數(shu)據源要求準(zhun)确、齊全、完整(zheng)、可靠。爲此在(zài)選擇方案時(shí),首要問題就(jiu)是考慮計量(liàng)數據的🤞安全(quán)性。由于針對(dui)天然氣‼️集輸(shū)企業分散、環(huán)境因素🤟惡🌈劣(lie),要充分考慮(lü)計算機故障(zhàng)、電力供應㊙️等(děng)實際情況，做(zuò)好預案,避免(miǎn)由此🧑🏽🤝🧑🏻而引起(qi)📞的數據丢失(shī)。
3.2計量回路的(de)獨立性原則(zé)
主要是爲了(le)保證在計量(liang)系統出現問(wèn)題時,盡量減(jian)少故㊙️障的影(ying)響面,降低故(gu)障的影響程(chéng)度,從而維護(hu)企業的安全(quan)平穩運行和(he)經濟效益。
3.3使(shi)用操作的簡(jian)單、可靠原則(ze)
由于天然氣(qì)集輸企業的(de)站、場一般都(dōu)比較分散,專(zhuan)業人員相對(duì)較少。因此,在(zai)選擇、設計方(fāng)案時要充分(fen)考慮操作、維(wéi)護🌐的簡要性(xing),做到簡單易(yi)用、高可靠、低(di)維護,從而确(què)保計量系統(tong)的長期、穩定(ding)運行。
3.4兼顧發(fa)展的原則
伴(ban)随天然氣貿(mào)易的發展對(duì)天然氣計量(liàng)的精度和🤩計(ji)量方式的💋要(yao)求也越來越(yue)高。在選擇時(shi)要考慮天😘然(rán)氣計量交接(jie)💃方式的可能(néng)改變和實時(shí)計量補償的(de)可能，如在線(xian)色譜分‼️析、實(shí)時補償、能量(liang)計量等。如果(guo)要在企業信(xin)息網絡的基(jī)礎上,建立以(yǐ)企業信息網(wang)絡爲紐帶的(de)站控系統,則(zé)應考慮實現(xiàn)計量系統數(shu)據的遠程組(zǔ)态。
3.5計算方法(fǎ)和計算軟件(jian)的合法性原(yuan)則
在天然氣(qi)貿易計量中(zhong)要充分考慮(lü)到計算方法(fǎ)和計算軟件(jian)的合法性問(wèn)題,避免由此(ci)而引起不必(bi)要的計量糾(jiu)紛。由于天🎯然(rán)氣🧑🏾🤝🧑🏼計量方法(fa)的多樣性,應(yīng)考慮計算軟(ruǎn)件的獨立化(huà),這樣才便于(yu)流量計算軟(ruan)件的升級。在(zài)具體的計量(liang)系統中應采(cai)用用戶認可(kě)的特定計算(suàn)方法或是以(yi)合同、協議的(de)方式規定計(jì)算方法。
3.6技術(shù)先進、成熟的(de)原則
現代計(jì)量逐步發展(zhan)成爲一門綜(zōng)合性的專業(yè)技術，它是集(jí)成計🐆算機技(ji)術、通訊技術(shu)、網絡技術、儀(yí)表制造技術(shù)、微功耗技術(shu)爲-體的技術(shu)結晶。由于各(gè)儀表廠家技(ji)⁉️術水平的不(bú)平衡,在選擇(zé)方案時一定(ding)要有預見性(xìng)。
4存在的問題(tí).
盡管孔闆流(liu)量計自動計(jì)量系統的發(fā)展越來越完(wán)善,但🌈由于設(shè)備、測量儀表(biao)本身的原因(yīn)和自動計量(liang)技術上的局(ju)限性,在☎️提高(gao)計量的準确(què)性和數據處(chù)理上,仍存在(zài)一些問題。
4.1節(jiē)流裝置帶來(lai)的誤差
首先(xian),孔闆流量計(jì)在流體較爲(wei)千淨、流經節(jiē)流裝置前直(zhi)管🏒段比較理(lǐ)想(遠大于10倍(bèi)圓管直徑)、流(liu)體處于紊流(liú)狀态🌏(雷諾數(shù)大于4000)時,其精(jīng)度可達0.75級。但(dàn)由于氣💜質、計(jì)量直管段沒(mei)有達👌到要求(qiú),孔闆産生誤(wù)差的因素有(yǒu):孔闆人口銳(rui)角損傷;液體(tǐ)及固體污㊙️物(wù)堆積在孔闆(pan)表面,使❓孔闆(pǎn)表面粗糙度(dù)改變,大大增(zeng)加測量誤差(cha)。根據對㊙️現場(chǎng)使用過的孔(kong)闆所作測量(liàng)統計,孔闆在(zài)剛開⁉️始投用(yong)時,精度可達(da)1%，連續運行3月(yuè)後,其測量精(jīng)度僅達到3%甚(shen)至更低。其次(cì),量程比的💔問(wèn)題。量程比(3:1)是(shì)孔闆流量計(jì)最大的缺憾(han)。盡管現在已(yi)有寬量程比(bi)的變送器,但(dàn)在對于瞬間(jian)流量變化♊範(fan)圍很大,流量(liàng)低于最大流(liu)量的30%時,由于(yú)節流式測量(liang)方法原因,計(jì)🧑🏽🤝🧑🏻量的精度将(jiāng)大幅度降低(dī)。因此,爲了提(ti)高量程比,可(kě)以考慮利用(yòng)變送器寬量(liang)程的特點,運(yun)用軟件的方(fang)式實現量💁程(chéng)的🙇🏻自動調整(zhěng)(軟維護),從而(ér)擴大💞量程比(bi),提高測量的(de)有效範圍,保(bao)證計量的準(zhǔn)确性。
4.2現場變(bian)送器的誤差(cha)
現場差壓、
壓(yā)力變送器
本(běn)身能達到的(de)精度是實現(xiàn)整個計量系(xi)統精度的基(ji)礎。因此,要保(bao)證
差壓變送(song)器
、溫度傳感(gan)器、壓力傳感(gǎn)器的本身精(jīng)度爲A級,即時(shi)進行檢定🍉,保(bǎo)證其精度。
4.3異(yi)常數據的處(chù)理問題
任何(hé)系統都有可(ke)能出現故障(zhàng)，可能出現--些(xie)異常的無理(li)💛數據。因此爲(wei)了維護貿易(yi)雙方的利益(yì),對可能出現(xian)的異常數據(jù)問題在設計(jì)時要充分考(kǎo)慮數據的審(shěn)慎可修改性(xing),從而🍓避免異(yi)常數據一旦(dàn)出現并參與(yu)累積🍉計算,造(zao)成計量數據(ju)的混亂。
4.4操作(zuo)界面和過程(chéng)數據的利用(yòng)問題
由于天(tiān)然氣輸送的(de)連續性、動态(tai)性、瞬間的不(bu)确定🐅性以及(ji)不可再現等(děng)特點,實時地(dì)進行數據分(fèn)析,對數據形(xing)成的全過程(cheng)進行㊙️有效的(de)監控和保存(cun),有利🈲于數據(jù)異常的分析(xī)和控制,是數(shu)據管理中重(zhòng)要的一環。目(mù)前的自動計(jì)🈲量系統在此(ci)方面有所考(kǎo)慮,但過程數(shù)據的應用、分(fèn)析、界面功能(néng)尚不完全,還(hái)有待于完善(shàn)。
5結論
在采用(yòng)孔闆流量計(jì)測量天然氣(qì)流量時,如對(dui)孔闆📱.流量計(ji)的一次裝置(zhi)(孔闆節流裝(zhuang)置)和二次儀(yi)表(差壓靜壓(yā)溫度、天⚽然氣(qi)物性參數計(jì)量器具等)配(pèi)套儀表的選(xuǎn)擇、設計🤞、安裝(zhuāng)、使用都嚴格(ge)按照有關标(biao)準進💰行,并在(zài)受控狀态下(xià)使用時，其流(liu)量測量精度(du)是可以控制(zhi)在+1%~+1.5%範圍内的(de)。
根據實際應(yīng)用情況,就提(tí)高計量精度(dù)提出以下控(kong)制方法及建(jiàn)議。
5.1孔闆節流(liu)裝置必須符(fú)合标準
孔闆(pǎn)節流裝置應(yīng)按照标準安(an)裝設計,根據(ju)孔闆前阻❓力(lì)件形式配接(jiē)足夠長度的(de)直管段,一般(bān)應至少前30D。長(zhang)慶氣田在開(kai)發初期🏃🏻部分(fen)集氣站因設(she)計原因流量(liàng)計♍直管段長(zhǎng)度爲前10D後5D,造(zào)成天然氣計(jì)量輸差達到(dào)士5%~土8%。分析原(yuán)因後經技術(shu)💛改造,計量管(guǎn)段改爲前30D後(hou)10D,使計量輸差(chà)降低到✌️+1.5%。
5.2氣流(liú)中存在脈動(dong)流的改善措(cuò)施
在天然氣(qì)計量中由于(yu)各種原因使(shi)天然氣脈動(dòng),可以采💜取以(yi)下措施減小(xiao)脈動流的影(yǐng)響。
(1)在滿足計(jì)量能力的條(tiao)件下,應選擇(zé)内徑較小的(de)測📞量管,使Op、β在(zai)比較高的雷(lei)諾數下運行(háng)。
(2)采用短引壓(ya)管線,盡量減(jiǎn)少引壓管線(xian)系統中的阻(zu)力件,并使❌上(shàng)下遊管段相(xiàng)等,以減少系(xì)統中産生諧(xie)振和壓力脈(mò)動振幅的增(zeng)加。
(3)采用自動(dòng)清管系統或(huò)低處安裝分(fèn)液器來降低(dī)管線中積液(ye)引起的脈動(dòng)。爲使天然氣(qì)流量計量達(da)到💘具有最佳(jiā)的計量性能(néng),應㊙️将天然氣(qì)中的水分徹(chè)底脫出。
5.3加強(qiáng)計量管理、建(jiàn)立健全各項(xiang)規章制度
嚴(yan)格貫徹執行(hang)SY/T6143-1996标準,确保裝(zhuāng)置完全符合(hé)标準的技術(shu)要求。建立健(jian)全各項規章(zhāng)制度,如定期(qī)維護制度、周(zhōu)期送檢制度(dù),加強🌐對天然(rán)氣生産情況(kuang)的監測，及時(shi)消除誤差。長(zhang)慶氣田根據(jù)氣質的淨化(huà)程度,規定集(ji)氣站、貿易交(jiao)接計量孔闆(pǎn)定期清洗檢(jiǎn)查,同時還配(pèi)備孔闆綜合(he)測試儀定期(qi)對孔闆進行(hang)幾何尺寸🛀🏻檢(jian)定,使集氣♉站(zhan)單井計量輸(shū)差能有效控(kòng)制在土1.0%以内(nèi)。
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