摘要:标(biāo)準孔闆流量計 因(yin)其複雜的測量原(yuan)理和對流體性能(néng)的嚴格要求😄及苛(ke)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(rán)氣流量的相☎️關因(yīn)素,并提出針對這(zhè)些因素的應對措(cuò)施。
　　标準孔闆流量(liang)計是根據能量守(shou)恒和流動連續性(xing)方程,在⁉️流體通過(guò)節流裝置時流速(su)增加靜壓降低，流(liú)體流速越大，在孔(kǒng)闆前後産生的差(chà)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(liú)體在标準參比條(tiao)件下的體積流量(liang)；ｃ—流出系數；ε—可膨脹(zhang)🏃🏻‍♂️性系數；β—直徑比；ｄ—操(cao)作條件下孔闆開(kāi)孔直徑；ΔＰ—差壓；ρ１—流體(tǐ)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(pan)流量計具有技術(shu)成熟,生産安裝标(biāo)準化,性能穩定等(deng)優點,廣泛用于石(shi)化和城鎮燃氣行(hang)業的天然氣測量(liàng)。但由于其複雜的(de)測量原理和苛刻(ke)的安裝條件及對(dui)流體性能的嚴格(gé)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(jing)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(yǐng)響因素
1.1前端直管(guǎn)道不符合規範要(yao)求
　　在輸配站場中(zhong)，由于受場地和工(gong)藝的流程的限制(zhi),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(shè)🍉備。标準孔闆流量(liang)計測量天然氣的(de)前提是流✔️體爲充(chōng)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(jiē)流孔闆🌂前端的管(guǎn)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(jiē)流裝置前端和阻(zǔ)流件之間有足夠(gou)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(zhǎng)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(pǔ)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(zhí)管長度上不💃是所(suǒ)有标準孔闆流量(liang)💘計都能夠滿足規(gui)範要求的。這是影(ying)響标準孔闆流量(liang)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(liu)量計設計時,一般(bān)會上浮一定的裕(yu)量,采用較大的計(jì)量管。但在實際的(de)供氣中,用氣量往(wang)往達不🔱到設計流(liu)量,造成在⭕運行時(shí)天然氣流體的管(guǎn)徑雷諾數較小。根(gen)據流體力學,天然(ran)氣管徑雷諾數💃🏻越(yue)小其質子和其中(zhōng)的微粒擴🌏散越弱(ruo),這既不利于天然(ran)氣流體在計量管(guǎn)内㊙️形成流速分布(bù)均勻的紊流,又會(hui)造成固體微粒凝(níng)聚形成兩相流。同(tong)時雷諾數越小流(liú)體抵禦🛀🏻管道内壁(bì)粗糙度影響的能(neng)力越弱。因此計量(liang)管選擇過大将會(huì)對測量結果的精(jīng)度産生不利影響(xiǎng)。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(yì)味如果采用的β值(zhí)越大,越難以滿足(zu)規範的♌技術要求(qiú)。因此在設計🔴中采(cǎi)用大管徑計量管(guǎn)或是大孔徑比，都(dou)将對測量結果的(de)精度産生不利影(yǐng)響。
1.3 采用先調壓後(hòu)計量的工藝
　　該方(fang)式可在标準孔闆(pǎn)處可以得到較穩(wěn)定的靜壓,但是🛀調(diào)壓閥卻會嚴重影(yǐng)響天然氣的流态(tài)。目前調壓閥體内(nei)💁的天🥵然氣通道絕(jué)大部分爲U型通道(dào),且閥口開度隻有(yǒu)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(wèi)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(tiān)然氣的關于🔴流體(ti)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(jiān)距離不符合要求(qiú)
　　流動調整器可以(yǐ)減小孔闆前端直(zhi)管段的長度,在安(ān)裝🤞位置上對于不(bú)同的前端阻流件(jiàn)是有嚴格要求的(de)。在工藝設計中，往(wang)往沒有考慮前端(duan)阻流器的類型和(hé)阻流件與孔闆❄️間(jian)的距離,而将流動(dong)調整器與孔闆間(jiān)的距離都簡化爲(wèi)13倍計量管内徑,或(huò)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(jiàn)及其與孔闆間的(de)距離，流動調整器(qi)與孔闆間的距離(li)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(shì)标準‼️孔闆流量計(ji)準确測量的前提(ti)。如不嚴格執行👄表(biǎo)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(tong)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(liu)量計要實現對天(tiān)然氣流量的測量(liang),除了節流裝置🔅外(wài)還需要配備二次(cì)儀表、流量計算機(jī)以及㊙️信号處理與(yǔ)采集設備,其計量(liang)系統組成如圖👅1。

　　從圖1可以看(kàn)出，節流裝置隻是(shì)産生差壓，要測量(liang)天然氣的流量必(bi)須依靠壓力、 差壓(yā)變送器 、 溫度變送(sòng)器 、密度傳感器等(děng)二次儀表測量相(xiang)應的參數并經信(xin)号🌈隔離、采集和轉(zhuǎn)換後輸人流量計(ji)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(liú)量計算機㊙️的流量(liang)計算方法,都會🥰對(duì)天然氣的🌈流量測(ce)量結果直接的影(ying)響。在進行計量🙇‍♀️系(xi)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(zhōng)導緻天然氣的測(ce)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量精度超出規定(dìng)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(zhong)二✌️次儀表的精度(du)等⁉️級應符合表3要(yào)求。

　　另外流量計算(suan)機的計算模型編(biān)程方法、數據采集(jí)周期、累計算法也(ye)會對最終的測量(liàng)結果産生影響。
2安(an)裝上的影響因素(sù)
2.1節流裝置及前後(hòu)直管段安裝影響(xiang)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(tiao)件下得出的,現場(chang)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(fā)生變化。标準孔✍️闆(pan)流量計的調整器(qì)、計量管、節流裝置(zhi)等都通過法蘭連(lián)接,在安裝是容易(yì)出現各個部件不(bú)同心，導緻孔闆中(zhong)心和計量管軸線(xiàn)🔞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(kong)闆🛀🏻與軸線傾斜度(dù)♍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(shi),測量誤差随β的增(zeng)大而增大,最大可(ke)達-3.5%
2.2二次儀表安裝(zhuang)影響因素
(1)壓力、差(cha)壓變送器的導壓(yā)管彎管半徑過小(xiǎo)，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(chā)入深度不符合要(yao)求，會造成溫度測(ce)量誤差。這些會導(dǎo)緻因壓力、差壓、溫(wēn)度測量誤差而影(yǐng)響天然氣測量結(jié)果的精度。
(2)在标準(zhun)孔闆流量計計量(liang)系統中，現場變送(sòng)器與信号🍉隔離器(qi)之間都采用 屏蔽(bì)電纜 連接。屏蔽層(céng)應在控制端與工(gōng)作接地連接,現場(chǎng)端浮空。一☎️些計量(liàng)系統錯誤的采用(yòng)兩端都與工作接(jie)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(bi)層的兩端形成電(diàn)勢差,引起變送器(qì)測量信号的傳輸(shū)誤差🐕。
3使用維護的(de)影響因素
(1)天然氣(qi)中管道中積聚液(ye)态水或是在工藝(yi)中使用🐅壓縮機♻️加(jia)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(li)、差壓測量不準确(que)。在運行中難免會(hui)在孔闆、計量管、導(dǎo)壓管内沉積粉塵(chen)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(xie)因素都會導緻測(ce)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(kong)🐅闆🧡的檢查和信号(hao)隔離器的校驗。計(ji)量系統作爲一個(ge)👣整體,其中任何一(yi)個環節出現誤差(cha)都會導緻天然氣(qì)的測量誤差。
(3)目前(qián)多數标準孔闆流(liú)量計計量系統采(cai)用離線氣質分💞析(xi)，一個月或一個季(jì)度進行一次采樣(yang)分析，并将分析結(jié)☁️果輸🌈人流量計算(suàn)機用于流量計算(suan)。而現場天然氣其(qi)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(zài)設計上簡化工藝(yi)流程,保證前端直(zhi)管段的長度,流動(dong)調整器🚩要嚴格按(àn)規定的位置設計(jì)在滿足流量的情(qíng)況下采用小計量(liàng)管和較小的β值,以(yi)犧牲一㊙️定的壓力(lì)來确保前端直管(guǎn)段長度和天然氣(qi)流态💚符合規範要(yào)求。嚴格執行先計(ji)量後調壓的流程(chéng),避免計量受調🏃🏻‍♂️壓(yā)的影響。計量儀表(biǎo)應由計量工程師(shi)根據流量、壓👅力🐪等(deng)參數選擇,使其精(jīng)度等級、量程和性(xing)能滿足測量要求(qiu)。
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(zheng)
　　安裝時重點控制(zhì)孔闆、計量管的同(tong)心度。用于與計量(liang)📞管連接的管道要(yao)嚴格檢查内壁粗(cū)糙度和内徑是否(fǒu)符合要求。加強二(er)次儀表安裝、布線(xian)控制,避免二次儀(yi)👨‍❤️‍👨表引人誤差的👌影(yǐng)響因素。
4.3 對天然氣(qi)進行除塵、脫水處(chu)理,減少粉塵、液态(tài)水對測量結果♋的(de)影響
　　在工藝上設(she)置進站緩沖設備(bèi)，消除流體的脈動(dòng)。定🌍期😘對孔闆🔴、節🚶‍♀️流(liú)裝置、二次儀表進(jin)行檢查維護,根據(jù)流量🔆适時調整孔(kǒng)闆孔徑❗,根據計量(liang)管、孔闆的粗糙🎯度(du),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(qì)質采樣☎️分析周期(qī),盡量減少因氣質(zhi)參數引起的測量(liang)誤差。對于大流量(liàng)及重🏃🏻‍♂️要測量點應(yīng)進行周期性的在(zai)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(xiàn)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(zao)成的影💃🏻響越來㊙️越(yuè)小，流量計算機的(de)應用,使流量計算(suan)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(ti)爲充分發展的紊(wen)流狀态的單相流(liú)，流速在⛹🏻‍♀️管道内沿(yan)💯軸線均勻對稱分(fen)布。其流出系數也(ye)是假定流體雷諾(nuo)數大于10°,且孔闆前(qian)端🏒有很長的直管(guǎn)段👣的試驗條件下(xia)得出.的。由此可見(jian)天然氣的流态、管(guan)徑雷諾數以及前(qián)端直管段長度對(dui)測量📞結果的精度(dù)起至關重要的作(zuò)用,在實踐中應重(zhong)點考慮這三個方(fang)面的要求⚽。

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