摘要：從(cóng)集輸氣站孔(kong)闆流量計 計(jì)量操作的角(jiǎo)度出發，在分(fèn)析孔闆流量(liang)計壓差計量(liang)和流量測量(liàng)原理的基礎(chu)上，結合儀表(biao)、溫度、壓力👨‍❤️‍👨及(ji)壓差等對流(liu)量的✍️影響，闡(chǎn)述操作過程(cheng)中，應重視壓(yā)力和壓差對(dui)高壓外輸用(yòng)戶🙇‍♀️的影響，以(yi)及壓差對低(dī)壓外輸用戶(hu)計量精度的(de)影響。通過科(kē)學選取合适(shi)的壓差量程(chéng)提高輸氣💋計(ji)量精度，減少(shao)不必要的損(sǔn)失，實現計量(liang)創效的目的(de)。
　　孔闆流量計(jì)由一次裝置(zhi)(孔闆、取壓裝(zhuang)置和前後直(zhi)👌管段)和二次(cì)儀表(溫度傳(chuán)感器、 壓力變(biàn)送器 、 差壓變(biàn)送器 和 流量(liang)計 )構成［1］。一次(ci)裝置即節流(liu)裝置;二次儀(yí)表即流量運(yùn)算裝置，壓🏃‍♂️力(li)和差壓變送(sòng)器分别将節(jiē)流裝置中的(de)壓力和壓差(chà)信号轉換成(chéng)标準直流電(dian)流4～20mA信号，溫度(dù)傳感器将通(tōng)過節流裝置(zhì)的流體溫度(dù)轉🈚換成電阻(zǔ)信号，流量積(jī)算儀将前三(san)者信号進行(háng)充分運算得(dé)出計量流量(liang)。
　　由于孔闆流(liú)量計工序簡(jiǎn)單、計量可靠(kào)而且成本不(bu)高✏️，在🍓氣體、液(yè)體和蒸汽流(liú)量計量中被(bei)廣泛應用。特(tè)别是在天然(ran)氣計量交易(yi)🔅過程中，孔闆(pǎn)流量計的應(ying)用占90%以🏃‍♂️上。爲(wei)此，針對孔🈲闆(pan)計量方法形(xíng)⭐成一套天然(rán)氣流量計量(liang)标準SY/T6143-1996［2］，目的就(jiu)是要按照标(biāo)準要求安裝(zhuang)孔闆計量設(shè)備并規範操(cāo)作，把系統和(hé)不确定性誤(wu)💔差控制在允(yun)許的範圍之(zhī)内。
　　從集輸氣(qì)站計量的角(jiǎo)度出發，重點(diǎn)闡述加強管(guan)理💃和操作、提(tí)高計量精度(du)的方法，并以(yǐ)大嶺集輸氣(qì)站3個管✌️道用(yòng)戶端爲研究(jiu)對象，在分析(xī)溫度、壓力及(jí)壓差等各要(yào)素對流量影(yǐng)☁️響的基🥵礎上(shang)，定量研究各(ge)要素對計量(liang)精度的影響(xiǎng)，以得到⭐提高(gāo)孔闆流量計(jì)計量精度的(de)方法。
1孔闆流(liu)量計的結構(gòu)和測量原理(lǐ)
　　孔闆流量計(ji)的結構相對(dui)簡單，安裝時(shi)在輸氣管道(dao)🐉裏放入一個(gè)♌與管軸垂直(zhí)的圓孔金屬(shǔ)闆(即孔闆)，作(zuo)爲壓差計量(liàng)的🈲節流🐪元件(jiàn)🏃‍♀️，孔闆中心要(yao)與管道中心(xin)線一緻，但根(gēn)據🌈孔闆裝🙇‍♀️置(zhi)取壓方式的(de)🔅差異，分爲法(fa)蘭取壓孔闆(pǎn)(圖1)和角接取(qǔ)壓孔闆。不同(tong)的是法蘭取(qǔ)☎️壓在孔闆上(shàng)遊和下遊各(gè)有一個放置(zhì)測壓管的取(qu)🤞壓孔，通過測(cè)壓㊙️管測出管(guan)道内上、下遊(yóu)的壓力得出(chu)壓差，進而計(jì)算流量;角接(jie)取壓孔闆可(kě)以單獨鑽孔(kǒng)取💚壓或環隙(xì)取壓，原👣理與(yu)法蘭取壓孔(kong)🐆闆相似。

D———測量管(guan)道内徑;d———工作(zuò)條件下孔闆(pǎn)開孔直徑;E———孔(kong)闆厚度;e———孔闆(pan)開😍孔厚度;lt———上(shang)遊取壓孔間(jian)距;t2———下遊取壓(yā)孔間距;φ———取壓(ya)孔直徑;F———孔闆(pan)⛷️斜角
　　天然氣(qi)流經孔闆時(shí)，流束局部收(shou)縮，流速加快(kuai)，靜壓力降低(di)，在孔闆前後(hòu)形成壓差。孔(kong)闆的流量測(ce)量以氣流的(de)流🛀🏻速越大壓(ya)差就會越大(da)爲依據，它們(men)之間符合能(néng)⁉️量守恒定律(lü)和流體連續(xu)性方程。李長(zhǎng)俊和張永紅(hóng)對天然氣流(liu)量計算進行(háng)了詳細的推(tuī)導［3，4］，得到了天(tiān)然氣㊙️體積流(liú)量Qn計算公：

　　其(qi)中，秒計量系(xi)數An(3.1794×10－6)、流出系數(shu)C、漸進速度系(xi)數E、孔闆開孔(kong)直徑🌈d、超壓縮(suo)因子FZ和流動(dòng)溫度系數FT均(jun1)可看作常數(shù);p1爲孔闆上遊(yóu)絕對靜壓♋;Δp爲(wèi)孔闆前後壓(yā)差;FG爲相對密(mi)度系🔞數;ε爲可(ke)膨脹系❄️數。可(kě)以📧看出，氣體(ti)的體積流量(liàng)與d、p1和Δp有關。
2影(ying)響流量計量(liang)的因素
　　對集(jí)輸氣站來說(shuō)，計量因素主(zhu)要受控于計(ji)量設備、氣源(yuán)性質和輸氣(qi)條件。其中計(ji)量設備的影(yǐng)響誤差相對(duì)固定，且在允(yun)許範圍之内(nèi)。氣源性質包(bao)括密度♊、壓縮(suō)因子等受氣(qi)體差異和含(han)飽和水🌈(油)的(de)影響，隻要加(jiā)強管理、規範(fàn)操作、準确掌(zhang)握其密度變(biàn)化并做🥰好氣(qì)液分離，這類(lei)誤差也能得(de)到有效控制(zhi)。這樣式(1)可以(yi)進一步簡化(hua)爲:
其中，Kn爲孔(kong)闆流量計常(cháng)規參數修正(zheng)系數，

　　基于大(dà)嶺集輸氣站(zhàn)的工作經驗(yan)，結合輸氣計(ji)量的😘溫度、壓(yā)力☁️、壓差和流(liú)量數據進行(hang)研究。大嶺集(jí)輸氣㊙️站2010年建(jiàn)成并投✔️産，設(she)計輸氣能力(lì)每天254萬方，氣(qi)源來自八屋(wū)氣站，2016年供氣(qì)用戶3個，其中(zhōng)高壓👈部分經(jīng)分離器過濾(lǜ)直接供給吉(ji)林銷售CNG大嶺(lǐng)站，另一部分(fèn)經分🈲離器過(guo)濾、水套爐和(he)調壓撬調壓(yā)後供給長燃(rán)和長🌐天，夏天(tiān)最低日輸氣(qi)5萬方，冬季最(zuì)高日輸氣88萬(wan)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼方，全年外輸(shū)天👅然氣近2億(yi)方，承擔着分(fèn)公司近三分(fèn)之一💔的輸氣(qi)任務。下面以(yǐ)CNG、長天和長燃(ran)供氣用戶(管(guǎn)道公稱直徑(jing)分别爲100、150、200mm)爲例(lì)進行說明。
2.1不(bu)同孔闆結構(gou)對Kn的影響
　　選(xuǎn)取CNG、長天和長(zhǎng)燃用戶用氣(qì)穩定時間段(duan)的輸氣數據(ju)進行🔞分析，以(yǐ)天然氣體積(jī)流量Qn爲縱坐(zuo)标，溫壓梯度(dù)變化參數3600′爲(wèi)橫坐标，得出(chu)3個用戶計量(liàng)設備的Kn'存在(zai)差異(Kn'=Kn/3600)，經拟合(he)發現(圖2、表1)，在(zài)不同條件下(xia)，CNG用戶Kn'值誤差(cha)小于2%，長天用(yòng)戶Kn'值誤⁉️差小(xiao)于3%，長燃用戶(hu)Kn'值誤差小于(yu)5%，可以明确🛀的(de)是輸氣壓力(li)越高流量波(bō)動🌈越小，Kn'值誤(wu)差就越小📐，Kn值(zhi)誤差也就越(yue)小。但從誤差(chà)範圍看，一套(tào)❤️标準計量設(she)備引起的計(ji)量誤差在允(yun)許範圍内♍。因(yīn)此，集輸氣站(zhan)可通過計✏️算(suàn)不同管道孔(kong)闆計量的Kn，簡(jiǎn)化生産過程(cheng)中的流量計(ji)算過程，從㊙️而(ér)結合輸氣任(rèn)務動态地做(zuò)好計量操作(zuò)，完成輸氣任(ren)務。


2.2溫度、壓力和(hé)壓差對輸氣(qì)計量的影響(xiǎng)
　　同一計量設(shè)備常數Kn一定(dìng)，對流量有影(ying)響的有溫度(du)、壓🌈力和壓差(cha)3個參數。表2列(lie)出了同一用(yòng)戶計量過程(chéng)中兩個參數(shù)相同另♉一個(gè)不同時的流(liu)量變化，可以(yǐ)看出，當兩個(ge)參數相同👅時(shi)，溫度變化對(dui)流量的改變(bian)是有限的，而(ér)壓力和壓差(chà)的波動對流(liú)量的影響比(bǐ)🔅較大。對于高(gāo)壓外輸用戶(hu)CNG來說，進站壓(ya)力受氣源供(gong)🏃氣與站内輸(shū)氣的雙重影(ying)響，波動較大(da)，但它與壓差(cha)🈲共同影響着(zhe)流量，是高壓(ya)外輸用戶最(zui)主要的兩個(ge)參🆚數;而對于(yú)調壓外🙇‍♀️輸用(yòng)戶長天和長(zhang)🚶燃來說，由于(yu)有調壓撬進(jìn)行壓力調節(jiē)，因此壓力波(bō)動範圍顯著(zhe)🌍變小，這樣壓(ya)差就成爲了(le)反映流量的(de)最主要參數(shù)。

3根據壓差選(xuǎn)擇合适的量(liàng)程
　　對集輸氣(qì)站來說，除了(le)加強管理和(hé)規範操作外(wai)，結合壓差選(xuǎn)擇好孔闆的(de)量程成爲提(ti)高孔闆流量(liang)計計量精度(du)的關鍵。在輸(shu)氣過程中，用(yong)戶在不同時(shí)間段和不同(tóng)季節的用氣(qì)需求是🏃🏻‍♂️變化(huà)的，更換孔闆(pǎn)的方法比較(jiào)直接。但是如(ru)果需要經常(chang)更換，會因孔(kong)闆有限和頻(pin)繁操作而不(bú)現實，并且更(gèng)換☀️孔闆的過(guò)程🌈就會影響(xiǎng)計量精度，這(zhe)時就要考慮(lü)調節計量量(liang)程，具體方法(fa)✍️有以下兩種(zhong)。
3.1選取合适的(de)孔闆量程
　　對(duì)于CNG高壓外輸(shu)用戶，從表1數(shu)據來看，最大(dà)壓差爲22kPa，但在(zai)選擇🐇壓差量(liang)程時，不能完(wán)全以統計的(de)最大壓差爲(wei)依據，因爲外(wài)輸壓力的變(bian)化不受集輸(shu)氣站控制，需(xu)要根據具體(ti)情況進一步(bu)計算，如最大(dà)瞬時流量值(zhi)爲15000m3/h，但進站壓(yā)力爲♍1.5、5.4MPa時，最大(dà)壓差分别爲(wei)73、20kPa(實際統計數(shù)據)，考慮到數(shu)據的有限性(xing)，因此最大⭕壓(yā)差量程範圍(wéi)選擇0～100kPa爲宜。對(duì)于低壓用戶(hù)來說，以長天(tiān)爲例，當最大(dà)瞬時流量爲(wei)15000m3/h，進站壓力爲(wei)0.7、1.2MPa時，最大壓差(cha)分别爲36、18kPa(實🤟際(jì)統計數據)，最(zui)大壓⛹🏻‍♀️差量程(chéng)範圍爲0～60kPa即可(ke)滿足;當最大(dà)瞬時流量爲(wèi)23000m3/h，進站壓♌力爲(wei)0.8、1.1MPa時，最大壓差(cha)分别爲80、52kPa(實💘際(jì)統計數據)，最(zui)大🔞壓差量💛程(chéng)範圍爲0～100kPa即可(ke)滿足。
3.2動态調(diào)節孔闆量程(chéng)範圍
　　當集輸(shu)氣站某一時(shí)期輸氣量減(jiǎn)少或加大，更(geng)換孔闆又不(bu)現實時，可以(yǐ)考慮動态調(diao)節孔闆量程(chéng)。
　　如長燃用戶(hù)，原最大壓差(chà)Δp1設定爲100kPa，由于(yú)用氣淡季到(dào)來，持續一段(duan)時間内最大(da)流量不超過(guò)18000m3/h，溫度爲5～12℃、壓力(li)爲0.9～1.0MPa，壓差不大(dà)于42kPa，爲了計量(liàng)準确，将最大(dà)壓差調整爲(wei)70kPa就能滿足要(yào)求🤞。同時要校(xiào)驗儀表，使它(ta)符合JB/T10564-2006［5］的規定(ding)，最大流量Qn1爲(wèi)30000m3/h，壓差需降爲(wèi)70kPa，最大流量需(xū)降爲25000m3/h。由Δp1/Δp2=(Qn1/Qn2)2(Δp2爲實(shi)☂️際最大壓差(chà)㊙️)可知最大壓(yā)差降爲70kPa時，實(shi)際最大流量(liàng)🈲Qn2'=25100m3/h，這時模拟電(dian)流值應滿足(zu)25100/25000=(20－4)/(In2'－4)，In2'的值爲19.94mA，即在(zài)電流信号記(jì)錄儀制式爲(wei)4～20mA的情況下，原(yuán)參數爲20mA時，每(mei)小時走字1000個(gè)，調整後爲19.94mA走(zǒu)字1000個，但♍積算(suan)儀滿刻度爲(wei)20mA，就需計算出(chu)調整後20mA對應(ying)的走字數爲(wei)每小時1004字，作(zuo)爲校驗儀表(biao)🤟的參考［6］，即(20－4)/(19.94－4)=Sn2/1000(Sn2爲(wèi)積算⚽儀滿刻(ke)度時走的字(zi)數)。
4結束語
　　在(zai)集輸氣站計(ji)量過程中，要(yào)想提高孔闆(pǎn)流量計的☎️計(ji)量精度，就要(yao)加強管理并(bìng)規範操作。除(chu)了按照标準(zhun)進行孔闆計(ji)量設備的安(ān)裝并做好維(wei)護和運行外(wai)，還要做好孔(kǒng)👉闆計量的科(kē)學操作，正确(que)使用孔闆流(liu)量計。
　　管理和(hé)操作上要重(zhòng)視對氣源的(de)掌握和跟蹤(zong)，不同氣💰田的(de)天♋然氣密度(dù)存在差異，集(jí)輸氣站氣源(yuan)不單一時👌，輸(shū)氣密度不能(néng)保持長期穩(wen)定不變，因此(ci)，建議集輸氣(qì)站要建立氣(qi)樣取樣台賬(zhàng)記錄和規範(fan)要求，定期根(gen)據實測校正(zheng)🙇🏻天然氣密度(du)。同時，加㊙️強分(fen)離器的使用(yòng)和保養，做好(hǎo)排液，确保氣(qì)水(油)進站後(hou)能夠有效分(fen)離，避免因天(tiān)然氣中含有(yǒu)飽和水造成(chéng)🐆的計量誤差(chà)。計量上要🔴做(zuo)好技術調控(kòng)，對于高壓外(wai)輸用戶要重(zhong)點考慮壓力(lì)和壓差兩個(ge)因素，同時壓(yā)差量程選取(qǔ)時💚要充分考(kao)慮到壓力波(bō)動的影響。對(duì)⁉️于低壓外輸(shu)用戶，因爲👄壓(yā)力波動範圍(wéi)小，壓差爲最(zuì)主要因素，最(zuì)大壓差變化(huà)在量程合理(lǐ)範圍即可。總(zong)之，從💁提高集(jí)輸氣站操作(zuo)計量精度來(lai)看，要充分考(kao)慮高壓外輸(shū)和低壓外輸(shu)用戶的區别(bié)，加強管理，規(guī)範操作，科學(xue)選擇壓差量(liàng)程，使集輸氣(qi)站🚩的孔闆計(jì)量更🙇🏻加精确(què)。

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