摘要：文章(zhāng)結合孔闆(pǎn)流量計的(de)基本原理(lǐ)及主要特(tè)性，闡述孔(kǒng)闆流量計(ji)在天然氣(qì)計量上的(de)應用情況(kuang)，總結問題(ti)，探讨解決(jue)🤟方法，爲今(jin)後在設計(jì)中使用孔(kǒng)闆流量計(ji)積累🚩經驗(yan)。
0引言
　　孔闆(pǎn)流量計 是(shi)目前世界(jiè)上應用範(fàn)圍最爲廣(guang)泛的流量(liàng)計量儀表(biǎo)之一。所💯有(yǒu)🐉單相流體(tǐ)都可以測(ce)量。由于應(ying)用曆史悠(you)久，在試驗(yàn)研究中積(jī)累的豐富(fù)資料和統(tǒng)計數據，用(yòng)幹标的方(fang)法即可保(bao)證流量計(jì)計量精度(du)，這在所有(you)流量儀表(biao)中是唯一(yī)的。多年應(ying)用經驗及(ji)現場實🚶‍♀️流(liú)對比證明(míng)⛹🏻‍♀️，孔闆流量(liang)計工作非(fēi)常穩定可(ke)靠。
　　 孔闆流(liú)量計在天(tiān)然氣計量(liàng)方面應用(yòng)廣泛，目前(qián)全國許🥰多(duo)油氣田、長(zhang)輸管道的(de)天然氣交(jiao)接計量都(dou)采☁️用孔🛀🏻闆(pǎn)流量計完(wán)成，到現在(zài)已經形成(cheng)了許多應(yīng)用經驗，值(zhí)🌈得總結探(tan)讨。
1孔闆流(liu)量計類型(xing)
　　 目前廣泛(fan)使用的孔(kong)闆一次裝(zhuang)置分爲兩(liǎng)種，一種是(shì)簡🔴易孔🈲闆(pǎn)截流裝置(zhì)，一種是高(gāo)級孔闆閥(fa)。
　　 簡易孔闆(pǎn)截流裝置(zhi)：無孔闆升(sheng)降機構，必(bi)須停止介(jiè)質輸送才(cái)能🛀🏻完成孔(kǒng)闆檢查及(jí)更換，結構(gòu)簡單，造價(jia)低。
　　 高級孔(kǒng)闆閥：精度(du)比簡易孔(kǒng)闆截流裝(zhuang)置高，檢查(chá)、更換孔闆(pǎn)、維修時可(ke)以不停止(zhǐ)生産，在線(xian)進行，由于(yú)具有孔闆(pan)升👨‍❤️‍👨降機構(gou)，能⭐夠很快(kuai)在線完成(cheng)孔闆檢查(chá)及更換。操(cāo)作靈活方(fang)便。
2工作原(yuán)理
　　 流體在(zài)流動過程(cheng)中，在一定(ding)條件下，流(liú)體的動能(neng)和靜壓能(néng)（壓力能）可(kě)以互相轉(zhuǎn)換，并可以(yi)利用這種(zhǒng)關🔞系來測(cè)量流體的(de)流量1。
　　 介質(zhì)流經管道(dào)中孔闆所(suo)在的截面(miàn)時，由于流(liú)通面積突(tu)然縮小✂️，促(cù)使流束産(chǎn)生局部收(shou)縮，流速加(jia)快，靜壓力(lì)降低，因而(er)在孔闆前(qián)後出現壓(ya)力差（簡稱(chēng)差壓）。可以(yǐ)通過測量(liàng)此差壓的(de)大小💛按一(yī)定的函數(shù)關系來計(ji)算出流量(liàng)值。根🌈據能(neng)量守恒定(ding)律及流體(tǐ)連續❌性原(yuán)理，節流裝(zhuang)置的流量(liàng)方程可以(yi)寫成：

　　 式中(zhong)，M爲質量流(liu)量，kg/s；Q爲體積(jī)流量，m3/s；ɑ爲流(liu)量系數；?爲(wei)流量🤟膨脹(zhang)系數；F0爲節(jie)流裝置開(kai)孔截面積(jī)，m2；ρ1爲流體流(liú)經節流元(yuan)件前的密(mì)度，kg/m3；Δρ爲節流(liú)元件前後(hou)壓力差，即(ji)Δρ＝ρ1－ρ2，Pa。
　　 由式（1）和（2）可(kě)見，天然氣(qi)流經節流(liú)裝置（孔闆(pǎn)）時的體積(jī)（質量）流量(liàng)與産生的(de)差壓平方(fāng)根成正比(bǐ)。基于此原(yuán)理，孔闆流(liú)量計通過(guò)測量孔闆(pǎn)前後差壓(ya)，經過計算(suàn)換算出天(tiān)然氣的流(liú)量♻️。
3孔闆流(liu)量計的選(xuan)型和安裝(zhuāng)
3.1孔闆流量(liàng)計選型
　　 我(wo)們所說的(de)孔闆流量(liang)計實際上(shang)是許多儀(yi)表組成的(de)一個整♈體(ti)，其選型包(bao)括高級孔(kong)闆閥、 差壓(ya)變送器 、 壓(yā)力變送器(qi) 、 溫度變送(song)器 的選型(xing)。
　　 孔闆流量(liang)計的選型(xing)最基本内(nei)容即是通(tong)過計算獲(huò)得孔🌈闆片(pian)标準開口(kǒu)尺寸d20和孔(kong)闆片前後(hòu)差壓值。目(mu)前我們采(cai)用符合GB/T21446-2008标(biāo)準2的計算(suàn)軟件，其計(ji)算步驟簡(jiǎn)述如下：
1）輔(fǔ)助計算：
　　 首(shǒu)先設計人(ren)員根據管(guan)道介質流(liú)量确定d20，即(jí)20℃條件下檢(jian)測🐉的😍測量(liàng)管直徑（孔(kǒng)闆閥孔徑(jìng)）。需要注意(yì)的是在💃🏻滿(mǎn)足計量能(néng)力的條件(jian)下，應選擇(zé)内徑較小(xiao)的測量管(guǎn)，提高差壓(ya)和孔徑比(bi)。
計算天然(rán)氣真實相(xiang)對密度、密(mi)度、壓縮因(yin)子和超壓(yā)縮系數。
計(jì)算天然氣(qì)等熵指數(shù)、動力粘度(du)。
計算管徑(jìng)雷諾數。
2）計(ji)算順序：
計(jì)算近似值(zhi)
　　 将β近似值(zhí)帶入工時(shí)最終求出(chū)值（孔徑比(bi)）和d值（開孔(kong)直徑），進而(er)🔱求出d20，即孔(kong)闆在20℃條件(jian)下測量出(chū)的孔徑值(zhi)✊。
　　 需要注意(yi)的是，由于(yu)單片孔闆(pan)量程比隻(zhī)能達到1：3，最(zuì)多🥰不😍超過(guò)1：4，因此對于(yu)流量範圍(wei)較大的工(gong)況，可将流(liu)量值分作(zuo)2～3段，分别計(ji)算出口徑(jing)從大到小(xiǎo)的2～3片孔闆(pǎn)。
　　 結合孔闆(pan)閥孔徑、孔(kong)闆開孔直(zhi)徑和介質(zhi)工藝條件(jian)，就可以🌂計(ji)💚算出ΔPmax和ΔPmin。
　　 計(ji)算完畢後(hou)，結合工藝(yì)介質條件(jiàn)即可選擇(ze)适合設☀️計(jì)🌈工況📧的高(gāo)級孔闆閥(fa)和孔闆片(pian)，并可确定(dìng)差壓檢測(ce)範圍，再❄️根(gēn)據工況✌️确(què)定壓力、溫(wēn)度補償儀(yi)表的測量(liàng)範圍，孔闆(pǎn)閥的選型(xing)就完成了(le)。
3.2孔闆流量(liàng)計的安裝(zhuang)
　　 孔闆流量(liang)計的安裝(zhuāng)調校，必須(xū)嚴格按照(zhao)相關國家(jia)标準GB/T21446-2008進行(hang)。
1）直管段的(de)要求
　　 速度(du)式流量計(ji)都有前後(hou)直管段的(de)安裝要求(qiú)，用以起到(dào)被測❄️流㊙️體(ti)穩流的作(zuò)用，孔闆流(liú)量計的直(zhí)管段由其(qi)前端安裝(zhuāng)的阻流件(jian)形式和直(zhi)徑比确定(ding)，在阻流件(jiàn)和值确定(dìng)的情況下(xià)，可以通過(guò)查詢GB/T21446-2008來确(què)定直管段(duan)長度，GB/T21446-2008規定(ding)了各種阻(zu)流件要求(qiú)的最短直(zhí)管段長度(du)，但在孔闆(pǎn)上遊安裝(zhuang)整流器的(de)情況下，可(ke)以縮短直(zhi)管段的📐長(zhǎng)度，因此該(gāi)标準也推(tuī)薦采用整(zheng)流器。
　　 根據(jù)規範的要(yao)求，目前我(wǒ)們的設計(ji)中均在孔(kǒng)闆上遊♻️設(shè)置了流動(dong)調整器，按(an)照規範規(gui)定，在孔闆(pǎn)上遊13D（孔闆(pǎn)👨‍❤️‍👨閥内徑）處(chù)安裝整流(liu)器，再保證(zheng)30D的前直管(guan)段的情況(kuàng)下，可以滿(man)🐉足任何上(shang)遊阻✔️流件(jian)下㊙️的安裝(zhuāng)，目前這樣(yàng)的直管段(duàn)配置已經(jing)在設計中(zhong)普遍采用(yong)，相對而言(yán)，後直管段(duàn)的确定則(zé)比較簡單(dan)，僅🌍僅由直(zhí)徑比确定(ding)，直管段安(ān)裝如圖1所(suǒ)示。

　　 值得(dé)注意的是(shì)，由于安裝(zhuang)在孔闆上(shang)遊和阻流(liú)件之間的(de)直管段❄️由(yóu)兩種管段(duan)組成，一截(jie)是孔闆配(pèi)套提供，一(yi)截是工程(cheng)上提供，兩(liǎng)種管段可(kě)能存在内(nèi)徑不完全(quán)一樣的情(qing)況，這樣會(huì)形成一個(ge)凸台，根據(jù)經驗，10D之外(wài)台階h不超(chāo)過2%的圓度(dù)要求🔴即可(ke)。
　　 管段必須(xu)是直的，當(dāng)與管道直(zhí)線的偏移(yi)不超過其(qi)長📞度的0.4%時(shí)，即認爲管(guan)道是直的(de)。通常隻需(xū)目測檢驗(yàn)，上下遊直(zhi)管段對接(jie)引起的管(guǎn)道直線的(de)偏差也應(ying)📧不超過其(qi)長度的0.4%。
2）孔(kǒng)闆安裝要(yào)求
　　 孔闆應(ying)與節流裝(zhuāng)置中的直(zhi)管段對中(zhōng)。實驗表明(míng)，孔🤞闆偏🧑🏽‍🤝‍🧑🏻心(xin)引起的計(jì)量誤差一(yī)般在2%以内(nèi)，孔徑比值(zhi)愈高，偏心(xīn)率影響💜愈(yu)大，應不用(yòng)值高的孔(kong)闆。
　　 不能使(shǐ)孔闆發生(shēng)彎曲或變(bian)形，否則将(jiāng)導緻流量(liang)測量誤差(cha)較大。在法(fǎ)蘭取壓的(de)孔闆上進(jin)行測試，孔(kǒng)闆✊彎曲産(chan)生的最大(da)誤差約💘爲(wei)3.5%。
3）變送器安(an)裝要求
　　 差(chà)壓和壓力(li)引壓管段(duan)在不影響(xiang)儀表安裝(zhuang)操作的前(qián)提下應盡(jin)🔴量短，這樣(yàng)便于保溫(wen)和防凍，同(tóng)時因具有(yǒu)一定斜度(dù)，使天然氣(qi)中産生的(de)凝液不緻(zhì)在變送✌️器(qi)側彙集3。
4）其(qi)他安裝要(yao)求
　　 所有墊(nian)片不能用(yong)太厚的材(cái)料，最好不(bú)超過0.5mm，墊片(piàn)不能突出(chū)管壁内否(fǒu)則可能引(yin)起很大的(de)測量誤差(cha)。
凡是調節(jiē)流量用的(de)閥門，應裝(zhuāng)在節流件(jiàn)後最小直(zhí)管🏃🏻‍♂️段🍉長🥵度(dù)以外。
節流(liú)裝置在工(gong)藝管道上(shàng)的安裝，必(bi)須在管道(dào)清洗吹掃(sǎo)後進行。
4存(cún)在問題及(jí)解決方法(fǎ)
4.1存在的問(wèn)題
1）儀表本(ben)身計量精(jing)度問題
　　 盡(jìn)管孔闆流(liú)量計自動(dong)計量系統(tong)的發展越(yuè)來越完善(shan)，但⭐由于❗設(shè)備、測量儀(yí)表本身的(de)原因和自(zi)動計量技(ji)術上的局(jú)限性，在提(tí)高😍計量的(de)準确性和(hé)數據處理(lǐ)上，仍存在(zài)一些問題(ti)。
　　 測量的重(zhong)複性、精确(que)度在流量(liàng)計中屬于(yu)中等水平(píng)，孔闆流量(liang)🔴計🔞在流體(ti)較爲幹淨(jing)、直管段較(jiao)長、流體處(chù)✉️于紊💔流狀(zhuàng)㊙️态（雷諾數(shù)大于4000）時，測(ce)量精度較(jiào)高。但由于(yú)氣質、計量(liàng)直管段沒(mei)有達到要(yào)求，造成孔(kǒng)闆入口銳(rui)角損傷；液(yè)🔆體及固體(tǐ)❌污物堆積(jī)在孔闆表(biao)面，使孔闆(pǎn)表面粗糙(cao)度❄️改變，大(da)大增加測(cè)量誤差。
2）量(liang)程比問題(tí)
　　 孔闆流量(liàng)計測量範(fàn)圍太窄，這(zhe)是此種流(liú)量計應用(yong)上的最大(da)不足，由于(yú)儀表信号(hao)（差壓）與流(liu)量爲平方(fāng)關系🥵，一般(ban)測量☀️範圍(wei)度僅3∶1～4∶1。
3）安裝(zhuāng)問題
現場(chang)安裝條件(jiàn)要求較高(gao)，需要較長(zhang)的直管段(duan)，在工程🆚中(zhōng)💚有時難以(yǐ)滿足。
孔闆(pǎn)閥與差壓(yā)、壓力檢測(ce)儀表之間(jiān)引壓管線(xian)易産生洩(xie)漏、凍堵等(deng)問題。
4）使用(yong)中産生的(de)問題
　　 孔闆(pan)彎曲變形(xíng)，上遊端面(miàn)沉積髒物(wù)，孔闆入口(kǒu)直角邊緣(yuán)破📐損等問(wèn)題都會影(ying)響到計量(liang)精度。
4.2解決(jué)天然氣計(ji)量問題的(de)途徑
1）保證(zheng)安裝質量(liàng)，勤于維護(hù)
　　 可以看到(dao)，很多安裝(zhuāng)和維護的(de)問題往往(wang)影響到孔(kǒng)闆流✏️量計(ji)測量精度(du)，因此安裝(zhuāng)時必須嚴(yán)格按要求(qiu)施工，消除(chú)安裝誤差(chà)♻️。在使㊙️用過(guò)程中，操作(zuo)人員應做(zuò)好系統的(de)檢修☎️、維護(hù)、保養工作(zuò)⚽，延長其使(shi)用壽命，對(duì)于實際使(shǐ)用中的壓(yā)力、溫度、流(liu)量等工況(kuàng)參數的變(bian)化，應進行(háng)及時修改(gǎi)以減小計(ji)量誤差。
2）采(cǎi)用多種辦(ban)法提高量(liang)程比
采用(yòng)寬量程差(cha)壓變送器(qi)
　　 爲了提高(gāo)量程比，可(ke)以考慮利(li)用變送器(qi)寬量程的(de)特點，運用(yòng)軟件的方(fang)式實現量(liang)程的自動(dong)調整（軟維(wei)護），從而擴(kuò)大量程比(bǐ)，提高測量(liàng)的有效範(fàn)圍，保證計(jì)量的準确(que)性
采用雙(shuang)差壓變送(sòng)器
　　爲同一(yi)台孔闆閥(fá)配套兩台(tái)差壓變送(sòng)器，根據實(shi)際差壓🌈的(de)變化，切換(huan)差壓信号(hào)，從而擴大(da)量程比，提(tí)高⛱️測量的(de)有💃效範圍(wéi)，保證計量(liang)的準确性(xìng)。
采用多路(lù)計量的方(fang)式
　　針對天(tian)然氣流量(liang)檢測範圍(wei)，設計兩套(tào)及以上不(bu)同口☔徑✊的(de)孔💃闆流量(liàng)計，根據流(liú)量峰值和(he)低谷的時(shi)間段，手動(dòng)或自動切(qie)換介質流(liu)路，實現寬(kuan)量程的計(jì)量🌈。
5結束語(yǔ)
　　孔闆流量(liang)計已經應(yīng)用多年，在(zài)總結問題(ti)的基礎上(shang)得出更加(jiā)科學可靠(kào)的設計、使(shi)用方法十(shi)分重要。随(sui)着流😍量計(jì)✌️算機、組份(fen)分析儀的(de)成功應用(yòng)，孔闆流量(liàng)計作爲⛷️一(yi)種可靠、經(jing)濟和方便(bian)耐用的儀(yí)表設備仍(reng)然可以适(shi)💰用未來能(néng)量交接的(de)計量場合(hé)，潛力依舊(jiu)🧡可觀。

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