摘要:目前天(tian)然氣計量己制定(dìng)了許多相關的國(guo)家标準、行業标準(zhun)和計量檢定規程(cheng)等,但未形成完整(zhěng)體系與國外相比(bǐ)尚有較大差距。本(běn)文着重探讨了天(tian)然氣孔闆 流量計(ji) 測量中精度要求(qiu)和不确定度分析(xī)了影響測量不确(què)定度的幾種因素(su)。
引言
　　孔闆流量計(ji) 在20世紀使用于天(tian)然氣流量測量,經(jīng)過-個世紀漫長的(de)發展過程，它已成(cheng)爲主要的天然氣(qi)流量計。目前我國(guó)天然氣計量專業(yè)性标準爲《天然氣(qi)流量的标準孔闆(pan)計量方法》(SY/T6143-1996)。
1天然氣(qì)孔闆流量計的組(zu)成
　　孔闆流量計由(you)産生壓差的一次(cì)裝置--孔闆節流裝(zhuang)置和二次檢測儀(yi)表-差壓計、 壓力計(ji) 、溫度計和相關參(can)數儀器儀表加信(xìn)号引線等組成,如(rú)圖1所示。
 
2天然氣孔(kǒng)闆流量計适用條(tiao)件
　　孔闆流量計是(shi)以相似原理爲根(gen)據，以實驗數據爲(wèi)基礎的瞬時流量(liang)計,從一次裝置的(de)幾何尺寸到流體(tǐ)流動狀态都有一(yi)定的要求。
2.1一次裝(zhuang)置幾何尺寸限制(zhi)條件
SY/T6143-1996要求:
孔闆開(kāi)孔直徑d≥12.Smm;
測量管内(nei)徑必須滿足50mm≤D≤1000mm;
孔徑(jìng)比必須滿足0.20≤β≤0.75;
　　一次(cì)裝置的結構設計(ji)、加工、裝配、安裝、檢(jiǎn)驗和使用必須符(fú)合标準規定的全(quán)部技術要求。
2.2氣質(zhi)和氣流狀态條件(jian)
　　SY/T6143-1996标準中規定,氣流(liu)必須是單相的牛(niú)頓流體,若氣體含(hán)有質量成分不超(chāo)過2%的固體或液體(ti)微粒，且成均勻分(fen)散狀态,也可以認(rèn)爲是單相的牛頓(dùn)流體。我國石油天(tian)然氣行業标準SY/T7514《天(tiān)然氣》标準所規定(ding)的各種類别天然(rán)氣都适用。
2.3流動狀(zhuàng)态的要求
　　孔闆流(liu)量計的流出系數(shu)C是在特定的實驗(yan)室參比條件下通(tōng)過大量的實驗數(shù)據推導得出的計(ji)算方法,并通過實(shí)踐檢驗是正确的(de)。同時,差壓式流量(liang)計算基本方程的(de)推導也是基于這(zhe)樣的假設流動條(tiáo)件下,偏離标準規(guī)定的流動狀态條(tiáo)件将會産生難以(yi)估計的流量測量(liàng)不确定度。因此,氣(qì)流流動狀态應符(fu)合如下四條要求(qiú):
(1)天然氣通過孔闆(pan)節流裝置的流動(dong)必須是亞音速的(de)、穩定的或僅随時(shí)間緩慢變化的,無(wu)脈動流存在。
(2)天然(rán)氣流必須是單相(xiàng)的牛頓流體。
(3)天然(ran)氣流流進孔闆以(yi)前其流速必須是(shi)與管道軸線平行(háng)，,對稱充分發展的(de)速度分布剖面,無(wu)旋轉流存在。
(4)天然(rán)氣通過孔闆節流(liu)裝置的流動必須(xu)保持孔闆下遊靜(jing)壓與孔闆上遊靜(jing)壓之比不小于0.75,管(guan)道雷諾數Re≥5000(角接取(qǔ)壓)和管道雷諾數(shu)Re21260β2D(法蘭取壓)。
　　因此在(zai)選型設計時一定(dìng)要配合計量站工(gōng)藝參數仔細.核算(suan)和流态分析力争(zheng)達到流量測量效(xiào)果。
3精度要求和不(bu)确定度分析
3.1流量(liang)計量精度的要求(qiu)
　　國際法制計量組(zu)織(OIML)流量計量技術(shù)委員會的氣體計(jì)量分委員會于1997年(nian)制定了“氣體燃料(liao)計量系統”國際建(jiàn)議。歐洲标準化委(wěi)員會起草了歐共(gòng)體标準PREN1776“天然氣計(ji)量系統的基本要(yào)求”[3]。它們都是爲提(ti)高和确保天然氣(qi)計量精度而對輸(shu)配計量站的設計(ji)、建設、投産操作和(he)維修等方面提出(chu)的基本技術要求(qiú)。
　　國際建議中将計(ji)量站分爲A、B、C三個等(děng)級,對不同的流量(liang)規模配備的二次(ci)測量儀表要求不(bú)同。該建議适用!于(yu)流量等于或大于(yú)100m/h運行壓力不低于(yu)0.2MPa的情況。它對熱值(zhí)測量、測溫、測壓、取(qu)樣以及包括指示(shi)、打印、.存儲、轉換和(he)積算等系統部件(jian)或設備都作了相(xiang)應的技術規定。表(biǎo)1爲測量儀表和計(jì)算結果的最大允(yǔn)許誤差(精度)。
 
3.2孔闆(pǎn)流量計不确定度(dù)變化範圍分析标(biāo)準ISO5167、GB/T2624-93、SY/T6143-1996,以及AGANo3報告估算(suan)流量測量不确定(ding)度公式都是相同(tong)的,估算的方法大(da)同小異,其不确定(dìng)度值大緻相等,結(jie)論大體-緻,如圖2所(suǒ)示。
 
3.2.1一次裝置不确(què)定度變化分析
流(liú)出系數不确定度(du)變化
　　當直管段長(zhang)度符合SY/T6143--1996的規定的(de)數值a(表2中不帶括(kuò)号中的數值),圓度(dù)滿足不大于士0.3%的(de)标準規定，當孔闆(pan)開孔軸線與上下(xià)遊測量管軸線之(zhī)間的距離爲ex:
 
　　則流(liú)出系數不确定度(dù)δc/c隻随β值的不同而(ér)不同。此時,當β≤0.6時則(ze)δc/c=±0.6%:;當β>0.60時則δc/c=±β%。
 
3.2.2天然氣物(wu)性測量不确定度(du)變化分析
(1)天然氣(qì)可膨脹性系數不(bu)确定度的估算
A.天(tiān)然氣可膨脹性系(xì)數的不确定度
δε/ε=±4(Op/p.)%
　　它(ta)與孔闆流量計實(shi)測差壓△p成正比，與(yǔ)靜壓p1成反比。
　　目前(qián)在天然氣計量中(zhong)差壓值一般在50000Pa之(zhi)内,靜壓在1~10MPa範圍内(nèi),因此δε/ε最小爲±0.00002%,最大(da)爲±0.2%或更大4。
B.當上遊(you)或下遊直管段長(zhǎng)度小于該标準中(zhong)規定數值a(表1中不(bú)帶括号中的數值(zhi))，又等于或大于數(shu)值(表1中帶括号中(zhong)的數值)時，則應在(zai)流出系數不确定(dìng)度.上相加±0.5%的附加(jiā)不确定度。
C.當在.上(shàng)遊直管段長度範(fàn)圍内的任何台階(jie)超過±0.3%圓度要求,但(dàn)符合下列公式時(shi)應在流出系數不(bu)确定度_上相加±0.2%的(de)附加不确定度。
D.當(dang)孔闆開孔軸線與(yu).上下遊測量管軸(zhóu)線之間的距離e,不(bu)滿足公式(1),但滿足(zú)(2),則應在流出系數(shù)不确定度上算術(shu)相加±0.3%的附加不确(que)定度。
E.當孔闆入口(kǒu)直角邊緣的尖銳(rui)度r的單測值與平(ping)均值比較,最大偏(piān)差在±20%以内時,則在(zài)流出系數不确定(dìng)度.上幾何相加±0.2%的(de)不确定度。
(2)天然氣(qi)密度測量不确定(ding)度δρρ的估算根據目(mù)前現場常用儀表(biao)的使用範圍,所遵(zun)守的标準、規程規(gui)範進行具體計算(suan)綜合考慮,在不考(kao)慮取氣樣的間隔(gé)時間内由于天然(ran)氣組分變化(或波(bō)動)所引起的附加(jiā)不确定度時天然(ran)氣密度測量的不(bú)确定度δρ/ρ最小爲土(tǔ)1.013%,最大爲±1.571%或更大。
由(you)(1)和(2)兩項組成天然(ran)氣物性測量不确(què)定度的變化爲:最(zui)小爲±1.013%,最大爲±1.584%或更(geng)大。
4結束語
　　孔闆天(tian)然氣流量測量的(de)總不确定度,實際(jì)上就是測量系統(tǒng)的測量值與真值(zhí)比較,置信概率爲(wèi)95%的精度。根據目前(qian)天然氣流量測量(liang)系統經常貫用的(de)二次儀表和測量(liàng)值的計算積算方(fāng)法,按SY/T6143-1996标準有關條(tiao)款規定和所列公(gōng)式進行估算,得知(zhi)天然氣流量測量(liàng)的總不确定度δQn/Qn最(zui)小爲±0.82%,最大爲±4.52%或更(geng)大。由此分析,可知(zhī)國際建議的A、B、C三級(ji)分别定級爲1.0%、2.0%和3.0%。

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