摘要:标(biāo)準孔闆流量計 因(yin)其複雜的測量原(yuán)理和對流體性能(néng)的嚴格要求及♊苛(kē)🛀刻的安🏃裝條件,使(shi)得測量結果的精(jing)度受到較多的因(yin)素影響。簡要介紹(shao)了影響标準孔闆(pan)流量計💔測量天然(ran)氣流量的相關因(yin)素,并提出針對這(zhè)些因素的應對♋措(cuo)施。
　　标準孔闆流量(liàng)計是根據能量守(shou)恒和流動連續性(xìng)方程,在流⛹🏻‍♀️體通過(guò)節流裝置時流速(sù)增加靜壓降低，流(liu)體🐇流速越大，在孔(kong)💞闆前後産生的差(cha)壓也越大，通過測(cè)量差壓來測量通(tōng)過孔闆的流體的(de)流量,見式(1):

　　式中：ｑｖｎ—流(liu)體在标準參比條(tiáo)件下的體積流量(liàng)；ｃ—流出系數；ε—可膨脹(zhang)性系數；β—直徑比；ｄ—操(cāo)作條件下孔闆開(kāi)孔直徑；ΔＰ—差壓；ρ１—流體(ti)在操作條件下上(shàng)遊取壓孔處密度(du)；ρｎ—标準參比條件下(xia)的密度。
　　标準孔闆(pǎn)流量計具有技術(shu)成熟,生産安裝标(biāo)準化,性能穩定等(děng)優點,廣泛用于石(shí)化和城鎮燃氣行(háng)業的天然氣👌測量(liang)。但由于其複雜的(de)測量原理和苛刻(kè)的安裝❤️條件及對(duì)流體性能的🌐嚴格(ge)要🤩求,存在較多影(ying)響其測量結果精(jīng)度的因素🥰。結合多(duo)年來對标準孔闆(pǎn)流量計的工藝設(shè)計使用及維護經(jīng)驗,簡要論💛述一下(xia)影響标🍓準孔闆流(liú)量計測量天然氣(qi)流🌈量精度的因素(sù)并提出應對措施(shī)。
1工藝設計.上的影(ying)響因素
1.1前端直管(guan)道不符合規範要(yào)求
　　在輸配站場中(zhōng)，由于受場地和工(gong)藝的流程的限制(zhì),不可避免的要在(zai)節流孔闆前端設(shè)置三通、彎頭、閥🐅門(mén)、等管件和輸🧡配設(she)🛀備。标準孔闆流量(liàng)計測量天然氣的(de)前提是流體爲充(chong)分發展的紊流狀(zhuàng)态的單相流，流速(sù)在管道内沿軸線(xian)均勻👣對稱分布。節(jie)流孔闆前端的管(guan)件和輸配設備必(bi)将對天然氣形成(cheng)阻流、轉向和流速(su)分布的改變,爲了(le)獲得符合要求的(de)流體,必須要使節(jie)流裝置前👉端和阻(zu)流件之間有足夠(gòu)長的直管段。按照(zhào)GB/T21446 - 2008 5.3的規定,孔闆與阻(zǔ)流件間的最短🐆長(zhang)度應符合表1規定(dìng)。

　　由表1可知，除去在(zài)β取極小值的0.2的情(qíng)況外,對于其他的(de)β值前❤️端直管段普(pu)遍在20D以上。對于這(zhè)樣的直管段❌長度(du)要求,在工藝設🐅計(jì)上顯然是難以完(wan)全滿足規範要求(qiu)㊙️的。因此在前端直(zhi)管長度上不🈲是所(suǒ)有标準🧑🏾‍🤝‍🧑🏼孔闆流量(liàng)計都能夠滿足規(gui)範要求的。這是影(yǐng)響标👣準孔闆流量(liàng)計測量精度-大因(yīn)素。
1.2 采用了較大的(de)計量管或較大的(de)孔徑比
　　在進行流(liú)量計設計時,一般(bān)會上浮一定的裕(yù)量,采用較大的計(ji)量管。但在實際的(de)供氣中,用氣量往(wǎng)往👣達不到設計流(liú)量,造🌏成在運行時(shí)天然氣流體的管(guan)徑雷諾數較小。根(gen)據流🔞體力學,天然(rán)氣管徑雷諾數👅越(yue)小其質子和其中(zhong)的微粒擴⁉️散越弱(ruò),這既不利于天然(rán)氣流體㊙️在計量管(guan)内形成流速分布(bù)均勻的紊流,又會(huì)造成😄固體微粒凝(ning)聚形成兩相流。同(tóng)時雷諾數越小流(liu)體抵禦🌈管道内壁(bì)粗糙度影響的能(néng)力越弱。因此計量(liàng)管選擇♻️過大将會(huì)對測量結🏃🏻果的精(jing)度産生不利🎯影響(xiang)。從表1可🧑🏾‍🤝‍🧑🏼知在同一(yī)阻流件下,孔徑比(bǐ)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼越大要求前端直(zhí)管段越長,這就意(yi)味如果采用的㊙️β值(zhi)越大,越難以滿足(zu)規範的🈲技術要求(qiu)。因此在設計中采(cǎi)用大管徑計量管(guǎn)或是大💛孔徑比，都(dōu)将對測量結果的(de)精度産生不利影(ying)響。
1.3 采用先調壓後(hou)計量的工藝
　　該方(fang)式可在标準孔闆(pǎn)處可以得到較穩(wen)定的靜壓,但是調(diào)壓閥卻會嚴重影(ying)響天然氣的流态(tai)。目前調壓閥體内(nèi)的天然氣通道絕(jue)大部分爲U型通道(dao),且閥口開度❤️隻有(you)10來毫米甚至幾毫(háo)米,天然氣在經過(guò)調壓閥後,流♉态和(hé)流速都變得極爲(wei)不穩定☀️,并且調壓(ya)閥閥口開度頻繁(fán)的調節還會引發(fa)天然氣脈動流✉️。天(tian)然氣的流态🈲根本(běn)不能滿足标準孔(kong)闆流量計測量天(tian)然氣的關于流體(tǐ)流态的規定,這必(bì)将對測量結果的(de)精度産生較㊙️大的(de)影響。這種影響✌️的(de)大小根本沒法從(cóng)理論上評估。.
1.4流動(dòng)調整器與孔闆間(jian)距離不符合要求(qiú)
　　流動調整器可以(yi)減小孔闆前端直(zhi)管段的長度,在安(an)裝⛷️位置上❌對于不(bu)同的前端阻流件(jian)是有嚴格要求的(de)。在工藝設計中，往(wǎng)往🐪沒有考慮前端(duan)阻流器的類型和(he)阻流件與孔闆間(jian)的距離,而将流動(dòng)調整器與孔闆間(jiān)的距離都👣簡化爲(wèi)13倍計量管内徑,或(huo)者直接将流動調(diao)整器與上遊計量(liàng)管連接🐪。按照GB/T21446- 2008相對(dui)于不同的阻流件(jian)及其與孔闆間🙇🏻的(de)距離，流動調整器(qì)與孔闆間的距離(lí)應符合☀️表2規定。

　　表(biao)2的數據時在通過(guò)大量實驗的基礎(chu)上得出的數據🤩,是(shi)标準孔💯闆流量計(ji)準确測量的前提(ti)。如不嚴格⛷️執行👈表(biao)2的技術要求，将會(huì)對測量結果産生(sheng)附加不确定度,其(qí)影響程度隻有通(tōng)過在線校準評估(gū)。
1.5 計量系統組件的(de)影響
　　标準孔闆流(liú)量計要實現對天(tian)然氣流量的測量(liàng),除🌈了節流裝置外(wài)還需要配備二次(ci)儀表、流量計算機(ji)以及信号處理與(yǔ)采集設♌備,其計量(liàng)系統組成如圖1。

　　從圖1可以看(kan)出，節流裝置隻是(shi)産生差壓，要測量(liàng)天然🏃🏻‍♂️氣的流量必(bi)須依靠壓力、 差壓(ya)變送器 、 溫度變送(sòng)器 、密度傳感器等(deng)二次儀表測量相(xiàng)應的參數并經信(xìn)号隔📞離、采集♊和轉(zhuǎn)換後輸人流量計(jì)算機進行計算。因(yīn)此二次儀表、信号(hao)隔離器的精度等(deng)級和性能以及流(liu)量計算機的流量(liàng)計算方法,都會對(duì)天然氣的流量測(cè)量🌈結果直接的影(ying)響。在進行計量系(xì)統設計時由于對(duì)二🙇🏻次儀表及信号(hao)隔離器的精度等(děng)級選☂️擇過低,最終(zhong)導緻天然氣的測(ce)🔆量精度超出規🈲定(ding)的範圍。根據GB/T18603 - 2014的規(guī)定在不同測量等(děng)級的計量系統中(zhōng)二次儀表的精度(du)等級應符合表3要(yao)求。

　　另外流量計算(suan)機的計算模型編(biān)程方法、數據采集(ji)周期、累計算法也(ye)會對最終的測量(liang)結果産生影響。
2安(ān)裝上的影響因素(su)
2.1節流裝置及前後(hòu)直管段安裝影響(xiǎng)因素
　　标準孔闆流(liú)量計的測量公式(shi)中的流出系數c是(shi)在嚴格的🌏試驗條(tiáo)件下得出的,現場(chǎng)的安裝必須嚴格(ge)按照GB/T21446 -2008執行，才能确(que)保流出系數c不發(fa)生變化。标準孔闆(pan)流量計的調整器(qi)、計量管、節流裝置(zhi)等都通過法🧑🏽‍🤝‍🧑🏻蘭連(lian)接,在安裝是容易(yì)出現各個部件不(bú)同心，導緻🈲孔闆中(zhōng)心和計量管軸線(xian)不在同一直⛷️線上(shàng)或孔闆♉端面與軸(zhou)線💁不垂直。GB/T21446 -2008要求孔(kǒng)闆與軸線傾斜度(du)不得超過1°,如果🍉超(chāo)過允許範圍會使(shǐ)測量結果偏小。通(tong)過現👈場試驗當孔(kong)闆傾🐇斜度超過1°時(shí),測量誤差随β的增(zēng)大而增大,最大可(kě)達-3.5%
2.2二次儀表安裝(zhuāng)影響因素
(1)壓力、差(chà)壓變送器的導壓(yā)管彎管半徑過小(xiao)，管道坡度不🏃‍♀️夠,會(hui)造🍓成壓力、 差壓波(bō)動失真。鉑電阻安(an)裝方向不對或插(cha)入深度不符合要(yào)求，會造成溫度測(ce)量⚽誤差。這些會導(dǎo)緻因壓力、差壓、溫(wen)度測量誤差而影(yǐng)響天然氣測量結(jie)果的精度。
(2)在标準(zhǔn)孔闆流量計計量(liang)系統中，現場變送(song)器與信号隔🔞離器(qì)🐆之間都采用 屏蔽(bì)電纜 連接。屏蔽層(céng)應在控制端與工(gong)作接地連接,現場(chǎng)端浮空。一些計量(liang)系統錯誤的采用(yong)兩端都與工作接(jiē)地連接,或直接将(jiāng)屏⭕蔽層與防雷接(jie)地連接。這些錯誤(wu)連接不但起不到(dao)防電磁幹擾的作(zuò)用，反而會在屏蔽(bì)層的☂️兩端形成電(dian)勢差,引起變送器(qì)測量信号的傳輸(shu)誤差。
3使用維護的(de)影響因素
(1)天然氣(qì)中管道中積聚液(ye)态水或是在工藝(yì)中使用壓縮🌐機💯加(jiā)壓，都會引發天然(rán)氣流體脈動流。脈(mò)動流會引起壓力(lì)和差壓的呈周期(qi)性的突變,使壓力(lì)、差🌈壓測量不準确(que)🌈。在運行中難免👉會(huì)在孔🎯闆、計量管、導(dao)壓管内沉積粉塵(chén)和積液。由于📞天然(rán)氣的🌈連續沖蝕🌈，計(ji)量管内壁、孔闆的(de)粗糙度增大。這些(xiē)因素都會導❗緻測(cè)量結果🎯偏差。
(2)在使(shǐ)用中注重對二次(cì)儀表的校驗,忽視(shì)了對節流裝置、孔(kǒng)闆的檢查和信号(hao)隔離器的校驗。計(ji)量系統作爲一個(gè)整體,其中任何一(yī)個環節出現誤差(chà)都會🎯導緻天然氣(qì)的測量誤差。
(3)目前(qian)多數标準孔闆流(liu)量計計量系統采(cai)用離線氣質分析(xī)，一個月或一個季(ji)度進行一次采樣(yàng)分析，并将分析結(jié)果輸人流量計算(suan)機用于流量計算(suan)。而現場天然氣其(qí)組分是在不斷變(bian)化的,這種離線分(fen)析的方式必然會(hui)對測量結果産💰生(sheng)影響。
4應對措施
4.1在(zai)設計上簡化工藝(yì)流程,保證前端直(zhí)管段的長度,流動(dòng)調整🥰器要嚴格按(an)規定的位置設計(ji)在滿足流量的情(qíng)況下采👄用小計量(liang)管和較小的β值,以(yi)犧牲一定的壓力(li)來确保前端直管(guan)段長度和天然氣(qi)流态符合規範要(yào)求。嚴格執行先計(jì)量後調壓的流程(cheng),避免計量受調♌壓(ya)的影響。計量儀表(biao)應由計量工程師(shī)根據流量、壓力等(děng)參數選擇,使🐪其精(jing)度等級、量程和性(xìng)能滿足⭐測量要求(qiú)。
4.2安裝是确保标準(zhǔn)孔闆流量計測量(liàng)準确的重要保證(zhèng)
　　安裝時重點控制(zhi)孔闆、計量管的同(tóng)心度。用于與計量(liang)管連接的管道要(yào)嚴格檢查内壁粗(cu)糙度和内徑是否(fou)符合要求。加強二(èr)次儀表安裝、布線(xian)控制,避免❗二次儀(yi)表引人誤差的影(ying)響因素。
4.3 對天然氣(qì)進行除塵、脫水處(chù)理,減少粉塵、液态(tài)水對測量結果的(de)影響
　　在工藝上設(shè)置進站緩沖設備(bèi)，消除流體的脈動(dong)。定🌈期對孔闆、節流(liu)裝置、二次儀表進(jìn)行檢查維護,根據(ju)🏃‍♂️流量♋适時調整孔(kong)闆孔徑,根據計量(liang)管、孔闆的粗糙度(dù),對流出系數進行(hang)修正。定期校驗時(shí)既要對二次儀表(biao)隔離❤️器進行單📱獨(du)校驗，又要對整個(ge)計量系統進行聯(lián)校，以确保測量結(jié)果的準确。縮短氣(qi)質采樣分析周期(qi),盡量減少因氣質(zhì)參數引起的測量(liàng)🥰誤差❓。對于大流量(liang)及重要測量點應(ying)進行周期性的在(zài)線校準，檢查計量(liang)系統是否符合技(jì)術要求,實際不确(que)👄定度超出💜技術要(yao)求時應進行在線(xian)校準系數☀️修正。
5結(jie)束語
　　随着二次儀(yi)表的應用,因二次(ci)儀表測量誤差造(zào)成的影響🔞越來越(yuè)小，流量計算機的(de)應用,使流量計算(suàn)變得快捷準确，避(bi)免了人🔴工計算流(liu)量的誤差。标準孔(kong)闆流量計測量的(de)先決條件是流體(tǐ)爲充分發展的紊(wěn)流狀态的單相流(liu)，流速在管道内沿(yán)🐆軸線均勻對稱分(fen)布。其流出系數也(yě)是假定流體雷諾(nuo)數大于10°,且孔闆前(qián)端有🏒很長的直管(guan)段的試驗條件下(xià)得出.的。由此可見(jiàn)天然氣的流态、管(guan)徑雷諾數以及前(qian)端直管段長度對(duì)測量結果的精度(du)起至關重要的作(zuò)☂️用,在實踐中應重(zhòng)點考慮這三個方(fāng)面的要求。

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