标準(zhun)孔闆流量計 的設(she)計安裝要求及氣(qì)質要求比較苛刻(ke)，在實際工況條件(jiàn)下，因很難符合因(yīn)GB/T21446--2008《用标準孔闆流量(liàng)計測量天然氣流(liu)量》國家标準的要(yao)求，因此必會産生(shēng)流量計計量附加(jiā)誤差。本文結合現(xiàn)場實際情況，對産(chǎn)生計量附加誤差(chà)的原因進行分析(xī)及解決方法進行(háng)探讨。
一、孔闆流量(liàng)計測量原理.
　　當流(liu)體流經管道中的(de)孔闆時,流束将在(zai)孔闆處形成局部(bu)收縮(像河流中的(de)狹小處一樣),流速(su)增加、靜壓力降低(dī),在孔闆前後産生(shēng)微小的靜壓力差(chà)(稱爲差壓)。流體的(de)流速增快,孔闆前(qian)後産生的差壓相(xiang)應增大,從而可以(yi)通過測量差壓來(lái)間接測量天然氣(qi)流量的大小。流量(liàng)測量系統原理如(ru)圖1所示,(a)爲流量測(cè)量儀表流程圖;(b)爲(wèi)流量主參數記錄(lù)和流量計算積算(suàn)系統方框圖。
 
二、産(chan)生計量附加誤差(cha)的原因分析
1.上下(xia)遊直管段長度不(bú)夠,彎頭過多
　　直管(guan)段長度不夠，氣流(liu)得不到充分發展(zhan),将造成計量結果(guo)的較大誤差。GB/T21446--2008規定(ding)的最短直管段長(zhang)度,在現場實際中(zhōng)一般很難得到滿(mǎn)足,特别是由于輸(shu)氣工藝等原因,計(ji)量裝置的.上遊往(wang)往都存在彎頭。如(ru)果是單彎頭或平(píng)面雙彎頭将使計(ji)量結果偏高，對于(yú)多個彎頭,将使計(jì)量結果偏低。因此(ci)應該在節流裝置(zhì)之前加裝整流器(qì),避免旋轉流、渦流(liú)對計量的影響。
2.天(tian)然氣的氣質和氣(qì)流條件
　　GB/T21446--2008規定,通過(guò)孔闆的天然氣是(shi)經淨化處理後的(de)天然氣,氣流的流(liu)動應是保持亞音(yīn)速的穩定的或僅(jǐn)随時間緩慢變化(huà)的，氣流是均勻單(dan)相的牛頓流體。若(ruò)氣體含有質量分(fèn)數不超過2%的固體(ti)或液體微粒,且呈(cheng)均勻分散狀态，也(ye)可以認爲是均勻(yún)單相的牛頓流.體(ti)。氣流流經孔闆以(yǐ)前,其流束應與管(guan)道軸線平行,氣流(liú)流動應爲充分發(fā)展紊流且無漩渦(wō)，管道橫截面所有(you)點上的漩渦角小(xiao)于20,即認爲無漩渦(wō)。
　　通過計量調查發(fa)現,目前，在油田天(tian)然氣計量中約50%的(de)計量點其氣流條(tiao)件具有以下兩個(gè)特點:
(1)氣體流量不(bú)穩定,并随時間周(zhōu)期性地大幅度變(biàn)化,屬脈動流體。
産(chǎn)生脈動源的原因(yīn):
①往複式壓縮機、發(fā)動機和葉片式增(zēng)壓機。
②調壓閥猛開(kai)關或者閥芯松動(dong)和磨損。
③大量水或(huo)油的冷凝物在管(guǎn)線中不規則運動(dòng)。
(2)氣質中含水量大(da),并夾帶原油及微(wēi)量顆粒雜質,氣流(liú)流經節流裝置時(shí)産生凝析液。
　　氣質(zhi)、氣流條件達不到(dào)GB/T21446--2008中規定的要求,必(bì)将産生計量附加(jiā)誤差。爲了獲得正(zhèng)确的計量值,必須(xū)抑制氣流的脈動(dòng)及消除氣質中的(de)水分及雜質。
解決(jué)措施:
　　進入流量計(ji)的氣體必須先通(tōng)過氣液分離器、過(guò)濾器。
①把測量管裝(zhuāng)在對消除脈動來(lái)說較爲有利的位(wèi)置,例如裝在調壓(ya)閥的入口或遠離(li)脈動源。
②爲了減少(shao)脈動幅度,可在脈(mo)動源和測量管之(zhī)間的管線.上加裝(zhuang)-一個容器,或者設(shè)計專門的脈動衰(shuai)減器。把節流閥或(huo)限流器裝在脈動(dòng)源和測量管之間(jiān)是減少脈動的最(zuì)有效方法,但是這(zhè)種方法壓力降過(guo)大,除非條件許可(ke),否則不宜采用。
③在(zài)差壓仍然保持較(jiao)高的前提下，操作(zuo)可用較小的測量(liang)管,而孔闆開孔直(zhí)徑基本不變。
④在流(liú)量計前後取壓管(guan)出口處分别加裝(zhuāng)-一個具有-定容積(jī)的氣液分離器,使(shi)進入流量計的差(cha).靜壓信号達到先(xian)氣液分離及緩沖(chòng)後再進入計量裝(zhuang)置。
⑤導壓管路.上的(de).上、下遊導壓閥應(ying)選用大通徑的球(qiu)型閥。
⑥爲了防止導(dao)壓管的凍堵，必須(xu)對導壓管路進行(háng)保溫,并增加加熱(re)補償保溫措施。
⑦對(duì)于因下遊波動源(yuan)而引起計量點氣(qi)流脈動的情況,可(ke)通過調整流量計(jì)下遊側閥門的閥(fa)位(關小),使計量點(diǎn)氣流脈動幅度減(jiǎn)小。試驗證明,采用(yong)關小計量管下遊(you)閥的方法來控制(zhì)氣流的脈動效果(guo)十分明顯。此方法(fǎ)在實際使用時，必(bì)須在确保安全生(shēng)産的情況下進行(hang)。試驗證明,通過上(shàng)述方法能有效地(di)抑制氣流的脈動(dòng)消除氣質中的水(shui)分及雜質,減少流(liu)量計的計量附加(jiā)誤差。
3.标準孔闆
(1)在(zài)長時間的使用過(guò)程中，标準孔闆由(you)于被天然氣侵蝕(shi)或機械磨損而産(chan)生變形，孔闆的光(guang)潔度下降,入口的(de)尖銳程度變圓，使(shi)其圓弧半徑不能(néng)滿足标準要求。尖(jiān)銳度變圓後對計(ji)量的影響是使計(jì)量數據比實際流(liú)量偏低,最大可能(neng)達到偏低10%。
(2)标準中(zhōng)規定孔闆厚度E應(yīng)介于孔闆開孔厚(hòu)度e與0.05D之間。如果超(chao)出這個範圍，将使(shi)氣流流過孔闆的(de)阻力損失增大,使(shǐ)計量值比實際流(liú)量高，造成1%以内的(de)附加計量誤差。
(3)孔(kong)闆孔徑尺寸測量(liang)不準确。沒有及時(shi)送到檢定部門進(jin)行檢定,而是用遊(yóu)标卡尺在現場進(jin)行測量,由于沒有(you)在标準狀況下(絕(jue)對壓力爲101.325kPa,熱力學(xue)溫度爲293.15K)進行檢定(ding).當現場溫度較高(gao)時,所測孔闆孔徑(jìng)值将偏高,造成流(liú)量計算值比實際(ji)流量值偏高。
(4)孔闆(pǎn)裝反.使差壓降低(dī).造成計量氣量比(bǐ)實際氣量偏小約(yue)10%-17%。
解決措施:
　　以上分(fèn)析了産生計量附(fù)加誤差的原因，爲(wei)了消除或減少附(fù)加誤差,必須做如(ru)下幾項工作:
①根據(jù)誤差産生的原因(yīn),采取相應的措施(shi)。爲了正确測量流(liu)量,孔闆闆面必須(xu)平整、幹淨,并且與(yǔ)管道的軸線垂直(zhí)。孔闆開孔與管道(dao)軸線同軸同心,上(shang)遊邊緣必須是矩(jǔ)形,直角入口G+分尖(jian)銳.銳緣如果形成(cheng)圓弧rk,則rk必須小于(yú)等于0.0004d。當有斜邊開(kai)孔的孔闆被使用(yòng)時,必須把斜邊面(mian)向下遊安裝,否則(ze)會測量不準,造成(chéng)8%以上的負誤差。應(ying)當記住很重要的(de)一-點,孔闆即使僅(jin)有細微的不标準(zhun)(如孔闆開孔d入口(kǒu)邊緣缺口,闆面彎(wān)曲、加工粗糙,邊緣(yuán)不尖銳,no>.004d,闆面髒,闆(pǎn)面方向安裝不當(dang)等),也會引入嚴重(zhong)的測量附加誤差(chà)。所以在孔闆設計(ji)加工.檢驗.安裝和(hé)使用中,--定要确保(bao)符合标準。确保孔(kong)闆平整幹淨不變(biàn)形、無缺口和無撞(zhuàng)擦傷、直角入口邊(bian)緣尖銳,以及正确(què)安裝都是十分重(zhong)要的。
②定期對孔闆(pan)進行檢查、清洗，按(àn)檢定周期及時送(sòng)到檢定部門進行(háng)檢定。
③爲了避免人(ren)爲過失造成的計(jì)量誤差，要加強計(jì)量管理和人員的(de)培訓工作。
4.差壓變(bian)送器
　　差壓變送器(qì) 是指能将差壓值(zhi)變換成(4~20)mA标.準模拟(ni)信号輸出至流量(liang)管理器或工業控(kong)制機的儀表。很大(dà)程度上,其精度的(de)高與低、性能的好(hǎo)與壞,對流量計的(de)計量結果影響十(shi)分大。實際工作中(zhōng)，由于沒有按照設(shè)計要求進行差壓(yā)變送器的選型.安(an)裝和使用中的維(wei)護保養,導緻流量(liàng)計産生計量附加(jiā)誤差的情況經常(cháng)發生。
(1)差壓變送器(qi)的精度等級和量(liang)程範圍的選擇不(bu)正确,沒有按照GB/T18603--2001《天(tiān)然氣計量系統技(jì)術要求)進行選型(xíng)，就會造成“小馬拉(la)大車或大馬拉小(xiao)車”現象的出現.進(jin)而引入計量附加(jia)誤差。
(2)差壓變送器(qi)的零位偏高(或低(di)),造成差壓值偏大(dà)(或小),使計算氣量(liang)比實際氣量偏大(da)(或小)。
(3)差壓變送器(qì)的三閥組漏氣或(huo)堵塞。高壓閥漏氣(qì)，将導緻計算氣量(liang)比實際氣量偏小(xiǎo)，低壓閥漏氣将導(dǎo)緻計算氣量比實(shi)際氣量偏大,平衡(héng)閥内漏将導緻計(ji)算氣量比實際氣(qi)量偏小。
解決措施(shī):
①嚴格按照GB/T18603-2001的要求(qiú)進行選型、安裝。
②定(ding)期對差壓變送器(qi)進行回零檢查,發(fa)現有異常或超差(cha)情況時,及時進行(háng)校準到期檢定。
③定(ding)期對差壓變送器(qi)進行排污驗漏檢(jiǎn)查。
④冬季氣溫下降(jiang)，特别是油田伴生(sheng)氣含水量增多，易(yi)發生凍堵,需增加(jia)排污次數,給差壓(yā)變送器加裝保溫(wen)設備(如加保溫箱(xiāng)和伴熱帶)。
5.差壓信(xìn)号傳遞失真及引(yǐn)入的誤差
　　差壓信(xin)号傳送失真使得(de)差壓變送器上接(jie)收到的差壓信号(hào)與節流裝置所産(chan)生的差壓信号不(bu)相等,從而引起計(ji)量附加誤差。差壓(ya)信号傳送失真包(bāo)括穩态值失真和(hé)動态失真。在穩定(dìng)流條件下隻存在(zai)穩态值失真,在脈(mo)動流條件下,既可(ke)能存在穩态值失(shi)真又會有動态失(shi)真。穩态值失真可(ke)能引起的部位和(he)原因有導壓管引(yǐn)向不合理、切斷閥(fa)設置不當、隔離液(ye)液位高度不相等(děng)、正負壓引壓管坡(pō)度不合理.管内介(jiè)質密度不相等、 三(san)閥組 積液等。
(1)切斷(duan)閥設置不當引起(qǐ)的誤差
　　GB/T21446-2008要求導壓(ya)管路上的閥門除(chú)排污閥以外應采(cǎi)用與導壓管同内(nèi)徑高密封性能的(de)閥門,優選直通球(qiú)閥。但有的節流裝(zhuāng)置廠家提供的取(qu)壓閥門卻是針形(xing)閥,很容易造成堵(du)塞和凍堵,需要在(zài)訂貨時讓廠家直(zhí)接配備球閥或進(jin)行現場更換。
(2)隔離(li)液液位高度不相(xiàng)等引起的誤差
　　導(dao)壓管線中帶隔離(li)器是爲了利用隔(gé)離液将腐蝕性介(jie)質同差壓變送器(qì)隔離。隔離液剛剛(gāng)充罐時.通過三閥(fa)組的平衡閥能使(shi)兩隻隔離容器中(zhong)的隔離液液位高(gao)度相等,但是運行(háng)-段時間後由于隔(ge)離液洩漏或在運(yun)行時誤開平衢閥(fa),導緻隔離液液位(wèi)高度不相等,從而(ér)引入附加差壓。
(3)導(dǎo)壓管線引起的傳(chuan)送失真
　　節流裝置(zhi)導壓管的作用是(shi)将節流裝置所産(chan)生的差壓信号不(bu)失真地傳遞到差(chà)壓變送器，但從現(xian)場的實際情況看(kan),導壓管的配置還(hái)存在很大問題。
①上(shang)遊或下遊導壓管(guǎn)漏氣主要發生在(zai)焊縫、閥門盤根.排(pai)污閥處,将使計量(liang)誤差增大。
②導壓管(guan)路過長,産生靜、差(cha)壓信号的失真.造(zào)成計量附加誤差(chà)。
③導壓管過細，造成(cheng)管路堵塞,冬季凍(dòng)堵,計量儀表不能(neng)正常運行。
④上、下遊(yóu)導壓管方向接反(fǎn),造成差壓信号嚴(yan)重偏;小,計量誤差(chà)約30%。
⑤保證導壓管線(xian)合理的坡度是爲(wèi)了使管内可能出(chu)現的氣泡較快地(dì)升到氣體收集器(qì)内或母管内，使管(guan)内可能出現的凝(níng)液較快地下沉到(dao)沉降器排污閥或(huò)母管内。導壓管線(xiàn)的内徑和被測流(liu)體的性質與總長(zhǎng)度有關，如表1所示(shi)。導壓管線應垂真(zhēn)或傾斜敷設,其坡(po)度應不少于1:12,對黏(nian)度較高的流體,其(qi)坡度還應增大,當(dāng)導壓管線的傳送(song)距離大于30m時.應分(fen)段傾斜，并在最低(di)點設置沉降器和(hé)排污閥。當不出現(xiàn)凝液時可酌情降(jiang)低傾斜度。
 
　　爲避免(miǎn)正負壓信号管内(nei)介質溫度不-緻，導(dǎo)緻密度出現差異(yi),引起傳送失真，正(zhèng)負壓管線應盡量(liang)靠近敷設，尤其是(shì)導壓管線中出現(xian)凝液時,導壓管線(xian)中的凝液會因環(huan)境溫度太低而凝(níng)固、結晶或結冰，因(yin)此需要伴熱保溫(wēn)。
以上分析了産生(sheng)計量誤差的原因(yin)，要解決問題還必(bi)須做好以下工作(zuò):
(1)嚴格按照标準的(de)要求進行導壓管(guan)的設計安裝。
(2)新建(jian)計量裝置時對施(shi)工質量要高标準(zhun)嚴要求，加強現場(chang)技術監督。
(3)加強計(jì)量裝置的日常管(guǎn)理,加強對計量裝(zhuāng)置、計量儀表檢查(cha)維護，确保計量裝(zhuāng)置無跑、冒、滴、漏現(xiàn)象的發生。
(4)對氣質(zhi)可能出現凝析液(ye)或環境溫度較低(di)時,應定期對儀表(biao)的導壓管路進行(háng)放空排污及蒸汽(qì)吹掃,确保導壓管(guǎn)暢通。
三、結束語
　　解(jiě)決了上述問題就(jiù)能極大地消除流(liú)量計的計量附加(jia)誤差。但影響流量(liang)計的計量誤差因(yīn)素很多,如天然氣(qi)的組分影響.管道(dao)粗糙的影響、電信(xin)号引線的影響.上(shang)下遊用戶計量方(fang)式不同等。因此,不(bú)僅要解決上述問(wen)題,還要改進工藝(yi)流程，加強計量監(jiān)督檢查,提升計量(liàng)人員的業務水平(píng),讓他們熟悉計量(liàng)法律法規及計量(liang)交接協議的規定(ding)。隻有這樣,才能使(shǐ)流量計的計量附(fu)加誤差降至最低(di),提高标準孔闆流(liu)量計的計量正确(què)率。

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