摘要：孔闆流量(liàng)計 是一種廣泛(fan)使用的容積式(shi)流量計，本文簡(jiǎn)要叙述了孔闆(pǎn)流量計的工作(zuò)原理,對孔闆流(liu)量計的計量誤(wù)差及原因進行(háng)了分析并提出(chū)了相應的措施(shī)，給工程技術人(ren)員提供一定的(de)幫💛助。
0引言
　　孔闆(pǎn)流量計結構簡(jian)單，操作較方便(biàn)，使用技術成熟(shu)，使得其在管道(dào)計量中得到廣(guang)泛應用，據統計(jì)，目前孔闆流量(liàng)計是💃🏻我國天然(rán)氣管道計量用(yòng)得最多的計量(liang)設備，占整👅個貿(mào)易計量的50%左右(you)。爲了規範孔闆(pǎn)流量計量，國家(jiā)專門制定了GB2628和(hé)SY/T6143計量标準，對計(jì)量系統進行了(le)說明和要求，同(tóng)時，也出台天然(rán)氣場站儀表配(pèi)備指南，對計量(liang)系統儀器儀表(biǎo)精度等級㊙️進行(hang)了要求。但📱是由(you)于孔闆流量計(ji)計量系統的結(jié)構特點,決定了(le)會産生兩種誤(wù)差，一種是基本(ben)誤差，這是⁉️流量(liàng)計本身所存在(zai)的誤差，第二種(zhǒng)是附加誤差，是(shi)由于流量計在(zai)使用時偏離了(le)标準條件産生(shēng)的。由于人爲操(cao)作的環節多，且(qiě)天然氣這一物(wu)質的計量😄是一(yi)種連續的、不可(kě)重複的計量，若(ruo)不加以适時監(jian)控，所引起的計(jì)量附加誤差相(xiang)當大，尤其當天(tiān)然氣作爲商品(pǐn)進行📱貿易結算(suàn)時，爲供需雙方(fāng)帶來不利🙇🏻影響(xiang),本文分析了産(chan)🚩生誤差的主要(yao)原因，并提出了(le)相應的整改🌈措(cuò)施。
1孔闆流量計(ji)的結構組成及(jí)其測量原理
1.1結(jie)構組成
　　孔闆流(liú)量測量系統一(yī)般由節流裝置(zhi)( 标準孔闆 )、 壓力(lì)變送器 、 差壓變(biàn)送器 、 鉑熱電阻(zu) 及其流量積算(suàn)儀組成。其中孔(kǒng)闆節流裝置包(bao)括孔闆、孔闆夾(jiá)持器和上下遊(yóu)直管段。其結構(gòu)如圖1所示。

1爲上遊側第二(er)阻流件;2爲上遊(you)側第一阻流件(jian);3爲孔闆和孔闆(pǎn)夾持器;4爲差壓(yā)訊号管路;5爲下(xià)遊側第一阻流(liu)🌈件
1.2測量原理
　　天(tian)然氣經過孔闆(pǎn)後，在孔闆前後(hòu)産生差壓，實驗(yan)結果證明，天🙇🏻然(ran)🙇‍♀️氣的流量和差(chà)壓的平方根成(cheng)正比，算出比例(lì)系數也就測出(chū)了流量。
(1) 差壓式(shi)孔闆流量計 包(bao)括三部分:①現場(chǎng)取壓部分，包括(kuo)高級孔闆閥、前(qian)後直管🐉段、導壓(ya)管;②溫度、壓力、組(zǔ)分補償部分，包(bao)括現場用 溫度(dù)變送器 、壓力變(biàn)送器、天然氣組(zǔ)分分析儀計量(liàng)的實時數據;③流(liú)量計算部分，指(zhǐ)專用流量計算(suàn)機(或計算儀)所(suo)安裝的計量标(biāo)準程序。(2)在實際(ji)應用過程中，當(dang)充滿管🈲道的流(liu)體流經管道内(nei)的節流件時，如(rú)圖2所示。

　　流線将(jiang)在節流件處形(xíng)成局部收縮，因(yīn)而流速增加，靜(jìng)壓力降低👈，于是(shì)在節流件前後(hou)便産生了壓差(chà)。流體流量愈大(da)，産生的⛱️壓差愈(yu)大，這樣可依據(ju)壓差來衡量流(liu)量的大小。這種(zhong)計量方法是以(yǐ)流動連續性方(fāng)程(質量守恒定(dìng)律✨)和伯努利方(fāng)程(能量❗守恒定(ding)律)爲基礎的。壓(yā)差的大小不僅(jin)與流量還與其(qí)他許多因素有(yǒu)關，例如當節流(liú)裝置形💋式或管(guan)道内流體的物(wù)理性質(密度、粘(zhān)度)不同時，在同(tong)樣🛀🏻大小的流量(liàng)下産生的壓差(chà)也是不同的。以(yi)伯努利方程💰式(shi)和流體流動的(de)連續性方程式(shi)爲依據，天然氣(qi)流量計🌏算公式(shì)爲：

　　根據氣體易(yì)壓縮、密度差異(yì)大、受溫度影響(xiǎng)特點，得出天然(ran)氣流量計量的(de)實用公式是:

　　其(qi)中:Qn爲标準狀态(tai)下氣體體積流(liu)量;Ah爲常數,标況(kuàng)下🏃爲0.008686;α0爲💋特🈲定流(liú)量系數;γre爲計量(liàng)管内壁流量修(xiū)正系數;bk爲孔闆(pǎn)入口邊緣銳利(li)度🍓修正系數;Fr爲(wèi)雷諾數修正🆚系(xi)數;ε爲🈲氣體膨脹(zhang)系數;d爲孔闆在(zài)20℃下實測的開孔(kǒng)口徑;Fa爲孔闆熱(rè)膨脹修正系數(shu);Fg爲天然氣相🥰對(duì)密度修正系數(shù);Fz爲超壓縮系數(shu);Ft爲流體流動溫(wen)度修正系數;P1爲(wei)孔闆上遊側🍉絕(jue)對壓力;hw爲氣體(ti)流過孔闆時的(de)差💘壓。
2誤差因素(su)分析及技術要(yào)求
2.1基本誤差
(1)由(you)計量裝置本身(shen)精确度所決定(ding)的誤差。由于孔(kǒng)闆流量計測得(dé)的流量是根據(ju)差壓信号間接(jiē)求得的。從公式(shi)可📐以看出，影響(xiang)計量精确度的(de)主要因素是α、F、ε等(deng)值。必須保持α、F、ε均(jun)爲恒定值,才能(néng)達到差壓和流(liú)量之間有恒定(dìng)的對應關系。但(dàn)在實際生産中(zhong)，α、F、ε都與某🎯些因素(sù)有關，特别是流(liú)量系數α，它是一(yī)☂️個影響因素😍複(fú)雜，變化範圍大(da)的重要系數，如(rú)果在計量過程(chéng)中不能保證α爲(wei)恒定值，則計量(liàng)誤差将會較大(dà)。
　　從資料和實驗(yan)證明，流量系數(shu)α值與取壓點位(wei)置、孔🛀闆的開孔(kǒng)截面積和管道(dào)截面積比(m=d2/D2)、雷諾(nuo)數、管壁粗糙度(du)、孔闆入口邊緣(yuán)尖銳度有關。所(suǒ)以，标準孔闆的(de)選用應符合下(xia)🐆列技術要求:
孔(kǒng)闆相對于開孔(kǒng)直徑d的軸線中(zhōng)心對稱;
孔闆上(shang)遊端面A應于下(xia)遊端面B平行，并(bing)且與開孔直徑(jing)d的軸線垂直;
孔(kǒng)闆A面、B面應無可(kě)見的損傷;
孔闆(pǎn)開孔直徑d的上(shang)遊測直角入口(kou)邊緣G應銳利,無(wu)毛刺和劃痕。
孔(kǒng)闆開孔直徑d的(de)内圓柱表面長(zhang)度e應符合:0.005D≤e≤0.02D;
孔闆(pǎn)的厚度應符合(hé):e≤F≤0.005D;
孔闆下遊側出(chū)口邊緣H和孔闆(pan)開孔圓柱形下(xia)遊側❓出口邊緣(yuán)I應無毛刺、劃痕(hen)和可見損傷;
　　标(biao)準孔闆在使用(yong)過程中,會由于(yu)天然氣的侵蝕(shí)而産生變🧡形,從(cóng)而引起流量系(xi)數增大而産生(shēng)計量誤差。因此(cǐ)孔闆的材質也(ye)是保證孔闆工(gōng)作可靠和計量(liang)準确的一個因(yin)素。用🔞于天然氣(qì)計量的孔闆采(cai)制一般爲:Cr17、Cr18Ni9TiC以及(jí)其他耐酸鋼。
(2)變(bian)送器和流量顯(xiǎn)示儀表的精确(que)度對整套流量(liàng)計系統的精确(què)度也很重要。目(mù)前，變送器大多(duo)數采用的都是(shì)4～20mA信💃🏻号，顯示儀表(biao)采用數字信号(hào)，隻要變送器現(xian)場安❤️裝和系統(tong)接地沒有問題(tí)，整個🈲系統誤差(cha)不會受到影響(xiang)。
(3)流量積算部分(fèn)之間的誤差，當(dang)溫度、壓力、差壓(yā)、組分等數據傳(chuan)到流量積算器(qì)後，積算器結合(he)已經輸入的節(jie)流裝置基本信(xìn)息計算流量，積(jī)算器所安裝的(de)計量标準程序(xu)主要有SY/T6143标準、AGA3标(biao)準、ISO5167标準，在計量(liang)參數一緻的情(qíng)況下，通過幾個(ge)标準換算出的(de)中間參數和最(zui)終的計量結果(guo)不超過萬分之(zhī)一。
2.2附加誤差
　　如(rú)果孔闆流量計(ji)的制造、選型都(dōu)嚴格按照标準(zhǔn)執行💛，而🥵在㊙️安裝(zhuang)和使用過程中(zhōng)，沒有嚴格遵守(shou)技術要求執行(hang)，就會造成誤差(chà)，這種誤差的大(dà)小是無法估計(ji)的。但是通過對(dui)造成誤差因素(sù)的分析，可以将(jiang)誤差降低。
孔闆(pan)計量系統安裝(zhuāng)使用時，必須符(fú)合下列技術要(yao)求:
(1)孔闆安裝時(shi)，他的開孔中心(xin)和管道中心軸(zhou)線同心，而✊且它(ta)🈲的㊙️端面與管道(dào)軸線垂直。
(2)孔闆(pan)上下遊側取壓(yā)孔軸線符合距(jù)孔闆上下遊端(duān)面的距離爲25.4±0.8mm的(de)要求(目前國内(nèi)絕大部分取壓(ya)方式采用法蘭(lan)取壓)。
(3)取壓孔的(de)軸線應與孔闆(pǎn)上下遊側2D計量(liang)管長度的内圓(yuan)柱的軸線垂直(zhi)，取壓孔的軸線(xiàn)與孔闆兩端面(miàn)向外傾斜角的(de)夾角不大于3度(dù)。取壓孔直徑不(bu)應大♉于0.08D。
(4)孔闆安(an)裝需要前後直(zhí)管段，直管段的(de)長度必須滿🌂足(zú)标🐅準要🤞求㊙️，必要(yào)時安裝整流器(qì)。
(5)導壓管應采用(yòng)耐腐蝕材料，其(qi)内徑不小于6mm，長(zhang)度最好🎯在16mm以内(nei)🥰，導壓管應垂直(zhí)或傾斜敷設，起(qi)傾斜度不小于(yú)1:12。
(6)計量氣體溫度(du)的溫度計最好(hǎo)安裝在孔闆下(xià)遊側直管段以(yi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻外🈲的地方，計算(suan)氣量時應将此(cǐ)時所測的氣流(liu)溫度換算成孔(kǒng)闆上遊側的氣(qi)流溫度，如果溫(wen)☁️度計安裝在孔(kong)闆上遊👣側，則溫(wen)度計套管與孔(kǒng)闆之間的直管(guan)段長度L應滿足(zu)下列規定:當溫(wen)度計套管💞直徑(jing)不大于0.03D時(D爲計(ji)量管内徑)，L≥5D;當溫(wen)度計套管直徑(jìng)在0.03D至0.13D範圍内時(shi)(D爲計量管内徑(jing))，L≥20D。
2.3其他方面的差(chà)
（1）儀器本身産生(sheng)的誤差
　　孔闆入(rù)口直角銳利度(du)超出标準規定(dìng)；管徑尺寸與計(ji)算不符；孔闆厚(hòu)度誤差；節流件(jian)附件産生台階(jie)、偏心；孔闆上遊(you)端面不平整🔆度(dù)；環室尺寸産生(shēng)台階、偏心；取壓(yā)位置不符合标(biao)準；焊接、焊縫突(tu)🚶出；取壓孔加工(gōng)不規範♍或堵塞(sai)；節流件不同軸(zhóu)度。
（2）安裝誤差
　　管(guǎn)線布置的偏離(li)及取壓管産生(sheng)積液，溫度傳感(gan)器測溫元件距(ju)離裝置較遠，其(qí)主要原因是裝(zhuang)置前後直管段(duan)長度不能滿足(zú)标準要求。
（3）使用(yong)誤差
　　孔闆彎曲(qǔ)、變形及上遊端(duan)面沉積髒物；上(shàng)遊取壓管沉🧑🏾‍🤝‍🧑🏼積(jī)🙇🏻髒物㊙️；孔闆入口(kǒu)直角邊緣變鈍(dùn)、破損。
3解決天然(ran)氣孔闆計量問(wèn)題的途徑
3.1依據(ju)标準,加強儀表(biao)的安裝、使用、維(wei)護等管理,消除(chu)人爲誤差
　　孔闆(pǎn)流量計易于偏(piān)離标準的原因(yin)，在于儀表本身(shen)的工📐作原理與(yu)結構特點，儀器(qì)自身誤差是制(zhi)造時✉️産生的，安(ān)裝和使用誤差(chà)🐉則是在安裝時(shí)或長期使用中(zhong)由🐕于流體🎯介質(zhì)腐☔蝕和磨損等(děng)：天然氣計量中(zhong)的存在問🚶‍♀️題及(ji)解決方法腐蝕(shi)、磨損、沾污等造(zao)成的💛。因此，應嚴(yan)格按技術要求(qiu)🌈安裝流量計♊量(liang)系統，消除安裝(zhuāng)誤差。在使☀️用過(guò)程中，操作人員(yuan)應做好系統的(de)檢修、維護、保養(yǎng)工作，延長👌其使(shǐ)用壽命，減小計(ji)量誤差🔞。同時，在(zài)實際應用💞中應(ying)強化宣貫徹SY/T6143-2004标(biāo)準力度，标🧑🏾‍🤝‍🧑🏼準在(zài)附錄❌《節流裝置(zhì)在使用中出現(xiàn)部分偏離标準(zhun)規定的處理》中(zhōng)規定，在實際應(yīng)用中采取♊在流(liú)出系數C中增加(jia)二個修正系數(shu)，即孔闆入口尖(jian)銳度修正㊙️系數(shù)和管壁粗糙修(xiū)正系🌈數，或者采(cǎi)用可換孔闆節(jiē)流裝置。因此在(zai)天然氣計量的(de)實㊙️際應用中應(ying)深入研究，正确(que)掌握标準内容(rong)，嚴格按标準規(gui)定安裝、使用、處(chu)理數據，确保天(tian)然氣流量計量(liàng)的準确度滿足(zú)生産經營要求(qiú)。
3.2正确選用配套(tao)的儀表
(1)測量天(tiān)然氣流量的标(biao)準孔闆節流裝(zhuāng)置的制作應符(fú)合标準要求，配(pèi)套的壓力、差壓(yā)及Pt100鉑熱電阻的(de)型号、準确度和(he)量☔程應與現場(chǎng)工況條件相匹(pi)配，尤其是流量(liang)積算儀或計算(suan)機系統配套軟(ruan)件及計量模型(xíng)，應等同🙇🏻采用SY/T6143-2004标(biao)準的計算公式(shi)，或近AGAReportNo.3最新版本(běn)。
(2)孔闆流量計測(cè)量範圍(量程比(bi))較窄，一般爲3∶1或(huo)4∶1，但可以在孔徑(jing)比0:1≤β≤0:75範圍内通過(guò)調整标準孔闆(pan)的内徑來擴大(da)量程。但要🐇選擇(zé)較寬🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量程比的(de)壓力和差壓變(biàn)送器，智能積算(suàn)系統能輸入組(zǔ)份實時計算C值(zhí)。
(3)現場安裝條件(jian)要求高，往往無(wú)法滿足天然氣(qi)管網輸配氣計(ji)量寬量程的需(xu)要。孔闆銳角邊(bian)的磨損、結垢等(děng)💃因素💞均會影響(xiang)✉️計量精度。需要(yao)經常檢查、清洗(xǐ)孔闆。用于貿易(yì)交接計量的測(cè)量天然氣流量(liang)和标準孔闆、壓(ya)力和差壓變送(sòng)器、溫👄度變送器(qì)和氣相色🙇‍♀️譜儀(yí)等配套器具,需(xu)按期檢定。
3.3引用(yòng)國外先進技術(shù)，加快新型流量(liang)計的開發
　　天然(rán)氣是21世紀日益(yì)重要的一次性(xìng)能源，在天然氣(qi)國際貿易💋中，能(neng)量計量幾乎已(yǐ)全面取代傳統(tǒng)的體積計♊量，而(ér)我國目前仍采(cai)用天然氣體積(ji)計量方式。爲了(le)盡快與國際接(jiē)軌，引進、消化、吸(xi)收近幾年發展(zhan)起來的天然氣(qi)計量新技術成(cheng)爲當務之🔞急，使(shi)用單🈚位可以與(yǔ)各🈲科研究院所(suo)⛷️聯合攻關，開展(zhan)天然氣能🔞量計(ji)量的試驗工作(zuo)，并在此基礎上(shàng)加快技術裝備(bei)、計量儀表和計(ji)算方法的标準(zhun)化建設步伐。爲(wei)了加快‼️試驗開(kāi)發的進度☂️，建議(yì)引進國外先進(jin)的在線氣相色(sè)譜系統和流量(liang)計算機，在消化(hua)引進技術♋的基(jī)礎上發展适合(he)我✍️國國情的天(tiān)然氣能量計量(liang)系統⚽。
4結論
　　影響(xiang)孔闆流量計的(de)計量誤差因素(sù)很多，如天然氣(qi)的組🤩分影響、管(guǎn)道粗糙的影響(xiǎng)、上下遊用戶計(ji)量方式不同等(děng)等。因此，不僅要(yào)解決上述的幾(ji)個問題，而且還(hái)要♈改進工藝流(liu)程，加強計⭐量監(jian)督檢查，提升計(ji)量人員的🈲業務(wu)水平，熟悉計量(liàng)法律法規及計(jì)量交♋接協議的(de)規定。隻有這樣(yàng)，才能消除流量(liang)計的計量附加(jiā)誤差，提🙇‍♀️高标準(zhun)孔闆流量計的(de)計量準确性。

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