摘要：從(cong)集輸氣站孔(kong)闆流量計 計(jì)量操作的角(jiǎo)度出發，在分(fèn)析孔闆流量(liang)計壓差計量(liang)和流量測量(liàng)原理的基礎(chǔ)上，結合儀表(biǎo)、溫度、壓力及(jí)壓差等對流(liu)量的影響，闡(chan)述操作過程(cheng)中，應重視📐壓(yā)力和壓差對(duì)高壓外輸用(yòng)戶的影響，以(yǐ)及壓差對低(di)壓外輸📞用戶(hù)計量🔞精度的(de)影響。通過科(ke)學選取合适(shi)的壓差量程(chéng)提高輸氣計(jì)量精度，減少(shǎo)不必要的✏️損(sǔn)失，實現計量(liang)🐪創效的目的(de)。
　　孔闆流量計(ji)由一次裝置(zhi)(孔闆、取壓裝(zhuang)置和前後直(zhi)管♋段)和👅二次(ci)儀表(溫度傳(chuan)感器、 壓力變(bian)送器 、 差壓變(bian)送器 和 流量(liàng)計 )構成［1］。一次(cì)裝置即節流(liú)裝置;二次儀(yí)表即流量運(yun)算裝🌈置，壓力(lì)✔️和差壓變送(sòng)器分别将節(jiē)流裝置中的(de)壓💯力和壓差(cha)☎️信号轉換成(chéng)标準直流電(diàn)流4～20mA信号，溫度(dù)傳感器将通(tōng)過節✔️流裝置(zhi)的流體溫度(du)轉換成電阻(zu)信号，流量積(jī)📐算儀将前三(san)者信号🏃🏻進行(háng)充分運算得(de)出計量流量(liàng)。
　　由于孔闆流(liú)量計工序簡(jian)單、計量可靠(kao)而且成本不(bu)😄高，在氣體、液(ye)體和蒸汽流(liú)量計量中被(bèi)廣泛應用。特(tè)别是☀️在天然(ran)氣計量交易(yi)過程中，孔闆(pan)流量計的應(ying)用占90%以上。爲(wei)此，針對孔闆(pan)計量方法形(xíng)成一套天然(rán)氣流量計量(liang)标準SY/T6143-1996［2］，目的就(jiu)是要按照标(biāo)準要求安裝(zhuāng)🈲孔闆計量設(she)✉️備并規範操(cao)🤞作，把系統和(hé)不确定性誤(wu)🔴差控制在允(yun)許的範圍之(zhī)内。
　　從集輸氣(qi)站計量的角(jiao)度出發，重點(diǎn)闡述加強管(guan)理和操作、提(tí)高🔴計量精度(dù)的方法，并以(yi)大嶺集輸氣(qi)站3個管💁道用(yong)戶端爲研究(jiu)對象，在分析(xi)溫度、壓力及(ji)壓差等各要(yào)素對流量影(yǐng)響的基礎上(shàng)，定量研究各(gè)要素對計量(liàng)精度的影響(xiǎng)，以得到提高(gāo)孔闆流量計(ji)計🔞量精度的(de)方⛹🏻‍♀️法。
1孔闆流(liú)量計的結構(gòu)和測量原理(lǐ)
　　孔闆流量計(ji)的結構相對(duì)簡單，安裝時(shí)在輸氣管道(dao)裏💚放🥵入♌一個(ge)與管軸垂直(zhi)的圓孔金屬(shǔ)闆(即孔闆)，作(zuo)爲壓差計量(liang)的節流㊙️元件(jian)，孔闆中心要(yao)與管道中心(xīn)線一緻，但根(gēn)據孔闆裝置(zhi)取壓方式的(de)差異，分爲法(fa)✍️蘭取壓孔闆(pǎn)(圖1)和角💃接取(qǔ)壓孔闆。不同(tong)的🏃是法蘭取(qu)壓在孔闆上(shàng)遊和下遊各(ge)有一個放置(zhi)👈測壓管的取(qu)✏️壓孔，通過測(ce)壓🌍管測出管(guǎn)道内上、下遊(yóu)的壓力得出(chu)壓差，進而🔞計(jì)算流✍️量;角接(jiē)取壓孔闆可(kě)以單獨鑽孔(kong)取壓或環隙(xì)取壓，原理與(yǔ)法蘭取壓孔(kǒng)闆相似。

D———測量管(guan)道内徑;d———工作(zuò)條件下孔闆(pan)開孔直徑;E———孔(kǒng)闆厚度;e———孔闆(pǎn)開🔴孔厚度;lt———上(shang)遊取壓孔間(jiān)距;t2———下遊取壓(ya)孔間💔距;φ———取壓(ya)孔直徑;F———孔闆(pǎn)斜角
　　天然氣(qi)流經孔闆時(shi)，流束局部收(shou)縮，流速加快(kuai)，靜壓力降💞低(di)✉️，在孔闆前後(hòu)形成壓差。孔(kong)闆的流量測(cè)量以🎯氣流的(de)流💃🏻速越☁️大壓(ya)👅差就🔱會越大(dà)爲依據，它們(men)之間符合能(néng)量守恒定律(lǜ)和🌐流體連續(xu)性方程。李長(zhang)俊和張永紅(hóng)對天然氣流(liú)量計算進🈲行(háng)了詳細的推(tuī)導［3，4］，得到了天(tian)然氣體積流(liu)量Qn計🐆算公：

　　其(qí)中，秒計量系(xi)數An(3.1794×10－6)、流出系數(shù)C、漸進速度系(xì)數E、孔闆開孔(kǒng)直徑d、超壓縮(suō)因子FZ和流動(dòng)溫度系數FT均(jun1)可看作常數(shù);p1爲孔闆上遊(you)絕對📱靜壓;Δp爲(wèi)孔闆前後壓(yā)差;FG爲相對密(mi)度系數;ε爲可(kě)膨脹系數。可(ke)以看出，氣🈲體(tǐ)的體積流量(liàng)與d、p1和Δp有關。
2影(ying)響流量計量(liàng)的因素
　　對集(jí)輸氣站來說(shuō)，計量因素主(zhu)要受控于計(jì)量設備、氣源(yuán)性質和輸氣(qi)條件。其中計(jì)量設備的影(ying)響誤差相對(dui)👌固定，且在允(yun)許範圍之内(nèi)。氣源性質包(bao)括密度、壓縮(suo)因子等受氣(qì)體差異和含(hán)飽和水(油)的(de)影響，隻💋要加(jia)強管♋理、規範(fàn)操💔作、準确掌(zhǎng)握其密度變(biàn)化并做好氣(qi)液分離，這類(lèi)誤差也能得(dé)到有效控制(zhi)。這樣式❌(1)可以(yi)進一步簡化(huà)爲:
其中，Kn爲孔(kong)闆流量計常(cháng)規參數修正(zheng)系數，

　　基于大(dà)嶺集輸氣站(zhan)的工作經驗(yan)，結合輸氣計(ji)量的溫度、壓(ya)✉️力、壓🚩差和流(liu)量數據進行(hang)研究。大嶺集(jí)輸氣☁️站2010年建(jian)成并投産，設(shè)計輸氣能力(li)每天254萬方，氣(qì)源來自八屋(wu)氣站，2016年供氣(qì)用戶3個，其中(zhong)高壓部分經(jing)分離器過濾(lü)直接供給吉(jí)林銷售CNG大嶺(lǐng)站，另一部分(fen)經分離器過(guo)濾、水👄套爐和(hé)調壓♈撬調壓(ya)後供給長燃(ran)和長天，夏天(tiān)最低日輸氣(qì)5萬方，冬季最(zui)高日輸氣88萬(wan)方，全年外輸(shū)天然氣近2億(yì)方，承🔞擔着分(fen)公司近三分(fen)之一的輸氣(qì)任務。下面以(yi)CNG、長天和長燃(rán)供氣用⁉️戶(管(guǎn)道公稱直徑(jing)分别爲100、150、200mm)爲例(li)進行說明。
2.1不(bú)同孔闆結構(gou)對Kn的影響
　　選(xuan)取CNG、長天和長(zhǎng)燃用戶用氣(qì)穩定時間段(duan)的輸氣數👄據(jù)進行🌐分析，以(yǐ)天然氣體積(ji)流量Qn爲縱坐(zuo)标，溫壓梯度(dù)變⭐化參數3600′爲(wèi)橫坐标，得出(chū)3個用戶計量(liàng)設備的Kn'存在(zài)差異(Kn'=Kn/3600)，經拟合(hé)☎️發🏃‍♂️現(圖2、表1)，在(zai)不同條件下(xià)，CNG用戶Kn'值誤差(chà)小于2%，長天用(yong)戶✂️Kn'值誤差小(xiao)于3%，長燃用戶(hu)Kn'值誤差小于(yú)5%，可以明确的(de)是輸氣壓力(lì)越高流量波(bō)動🈲越小，Kn'值誤(wù)差就越小，Kn值(zhi)誤差也就越(yuè)小。但從誤差(cha)範🈚圍看，一套(tào)标準計量設(she)備引起的🆚計(jì)量誤差在允(yǔn)許範圍内🙇🏻。因(yīn)此，集輸氣站(zhàn)可通過計算(suan)不同管道孔(kong)闆計量的Kn，簡(jian)化生産過程(cheng)中的流量計(jì)算🌐過程，從而(ér)結合輸氣任(ren)務動态地做(zuo)好計量操作(zuò)，完成輸氣任(rèn)務。


2.2溫度、壓力和(he)壓差對輸氣(qì)計量的影響(xiǎng)
　　同一計量設(she)備常數Kn一定(dìng)，對流量有影(ying)響的有溫度(dù)、壓力和壓差(chà)3個參數。表2列(lie)出了同一用(yòng)戶計量過程(chéng)中兩個參數(shu)相同另㊙️一個(ge)不同時的流(liú)量變化，可以(yǐ)看出，當兩個(gè)參數相同時(shi)，溫度變化對(dui)⁉️流量的改變(bian)是有限的，而(ér)壓力和壓差(cha)的波動對流(liu)量的影響比(bi)較大。對于高(gāo)壓外輸用戶(hù)CNG來說，進站壓(ya)力受氣源供(gong)氣與站内輸(shu)氣的雙重影(yǐng)響，波動較大(dà)，但它與壓差(cha)共同影響着(zhe)流量，是高壓(ya)外輸用戶最(zuì)主要的兩個(ge)參數;而對于(yú)調壓外輸用(yong)戶長天和長(zhang)㊙️燃來說，由于(yu)🐕有調壓撬進(jìn)行壓力調節(jiē)，因此壓力波(bo)動範圍顯著(zhe)變小，這樣壓(ya)差就成爲了(le)♈反映流量的(de)最☀️主要參數(shu)🈲。

3根據壓差選(xuan)擇合适的量(liàng)程
　　對集輸氣(qì)站來說，除了(le)加強管理和(he)規範操作外(wài)，結👈合壓差選(xuǎn)擇好孔闆的(de)量程成爲提(ti)高孔闆流量(liang)計計量精度(du)的關鍵。在輸(shū)氣🚶‍♀️過程中，用(yong)戶在不同時(shí)間段和不同(tong)季節的用氣(qi)需求是變化(huà)的，更換孔闆(pǎn)的🔴方法比較(jiào)直接。但是如(rú)果需要經常(chang)更換，會因孔(kǒng)闆有限和頻(pin)繁操作而不(bú)現實，并且更(geng)換🔱孔闆的過(guò)程就會影響(xiang)計💔量精度，這(zhè)時就要考慮(lǜ)調節計量量(liang)程，具體方法(fǎ)有以下兩種(zhǒng)。
3.1選取合适的(de)孔闆量程
　　對(duì)于CNG高壓外輸(shu)用戶，從表1數(shu)據來看，最大(dà)壓差爲22kPa，但在(zai)選擇壓💯差🔱量(liang)程時，不能完(wán)全以統計的(de)最大壓差爲(wèi)依據，因爲外(wài)輸壓🌂力的變(bian)化不受集輸(shū)氣站控制，需(xu)要根💜據具體(ti)情況進一步(bù)計算，如最大(dà)瞬時流量💚值(zhi)爲15000m3/h，但進🔴站壓(yā)力爲1.5、5.4MPa時，最大(da)壓🔅差分别爲(wei)73、20kPa(實際統計數(shu)據)，考慮到數(shù)據的有限性(xing)，因此最大壓(yā)差量程範圍(wéi)選擇0～100kPa爲宜🔞。對(duì)于低壓用戶(hu)來🔞說，以長天(tiān)爲例，當最大(da)瞬時流量爲(wei)15000m3/h，進站壓力❗爲(wèi)0.7、1.2MPa時，最大壓差(chà)分别爲36、18kPa(實際(ji)統計數據)，最(zuì)大壓📐差量程(cheng)範圍爲0～60kPa即可(kě)滿足;當最大(da)瞬時流量爲(wèi)23000m3/h，進站壓力爲(wei)0.8、1.1MPa時，最大壓差(cha)分别爲80、52kPa(實際(ji)統計數據)，最(zui)大壓差量程(chéng)範圍爲0～100kPa即可(ke)滿足。
3.2動态調(diào)節孔闆量程(cheng)範圍
　　當集輸(shū)氣站某一時(shi)期輸氣量減(jian)少或加大，更(geng)換孔🔞闆又✉️不(bu)🔞現實🐪時，可以(yǐ)考慮動态調(diao)節孔闆量程(cheng)。
　　如長燃用戶(hù)，原最大壓差(cha)Δp1設定爲100kPa，由于(yu)用氣淡季到(dào)🍉來，持續一段(duàn)🐪時間内最大(dà)流量不超過(guo)18000m3/h，溫度爲5～12℃、壓力(lì)爲0.9～1.0MPa，壓差不大(dà)于42kPa，爲了👨‍❤️‍👨計量(liàng)📧準确，将最大(dà)壓差調整爲(wèi)70kPa就能滿足要(yao)求。同時要校(xiào)驗儀❄️表，使它(ta)符合JB/T10564-2006［5］的規定(dìng)🔞，最大流量Qn1爲(wei)30000m3/h，壓差需降爲(wei)70kPa，最大流量需(xu)降爲25000m3/h。由Δp1/Δp2=(Qn1/Qn2)2(Δp2爲實(shi)💃際最大壓差(cha))可知最大壓(yā)差降爲70kPa時，實(shi)際最大流量(liang)🤩Qn2'=25100m3/h，這時模拟電(diàn)流值應滿足(zú)25100/25000=(20－4)/(In2'－4)，In2'的值爲19.94mA，即在(zai)電流信号記(ji)錄儀制式爲(wei)4～20mA的情況下，原(yuan)🈲參數爲20mA時💛，每(měi)小時走字1000個(gè)，調整後爲19.94mA走(zǒu)字1000個，但積算(suàn)儀滿刻度爲(wèi)20mA，就💞需計算出(chu)🆚調整後20mA對應(yīng)的走字數🧑🏾‍🤝‍🧑🏼爲(wèi)每小時1004字，作(zuò)爲校驗儀表(biao)㊙️的參考［6］，即(20－4)/(19.94－4)=Sn2/1000(Sn2爲(wei)積算🌈儀滿刻(ke)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度時走的字(zi)數)。
4結束語
　　在(zài)集輸氣站計(jì)量過程中，要(yao)想提高孔闆(pan)流量計的計(jì)量精度，就要(yao)加強管理并(bìng)規範操作。除(chú)了按照标準(zhǔn)進行孔闆計(jì)量設備的安(an)裝并做好維(wei)護和運行❗外(wài)，還要📱做好孔(kǒng)闆計量♈的科(ke)學操作，正确(que)使用孔闆流(liu)量計。
　　管理和(hé)操作上要重(zhong)視對氣源的(de)掌握和跟蹤(zōng)，不同氣田的(de)天然氣密度(dù)存在差異，集(jí)輸氣站氣源(yuan)不單一時，輸(shu)氣😍密度不能(neng)保持長期穩(wěn)定不變，因此(cǐ)，建議集輸氣(qì)站要建立氣(qi)樣💚取樣台賬(zhang)記錄和規範(fan)要求，定期根(gen)據🌂實測校正(zheng)天然氣密度(dù)。同時，加🌈強分(fen)離器的使用(yòng)和保養，做好(hao)排液🥰，确保氣(qi)水(油)進站後(hòu)能夠有效分(fen)離，避免因天(tian)然氣中含🔞有(you)飽和水造成(cheng)的計量誤差(cha)。計量上要♈做(zuo)好技術調控(kòng)，對于高壓外(wai)輸用戶要重(zhòng)點考慮壓力(li)😘和壓差兩個(ge)因素，同時壓(ya)差量程選取(qǔ)時😘要充分考(kǎo)慮💛到壓力波(bō)動的影響。對(duì)于低壓外輸(shū)用戶，因爲❗壓(ya)力波動範圍(wéi)小，壓差爲最(zui)主要因素，最(zuì)大壓差變化(hua)在量🥰程合理(li)範圍即可。總(zong)之，從提高集(jí)輸氣站操作(zuò)計量精度來(lái)看，要充分考(kao)慮高壓外輸(shu)和♌低壓外輸(shū)用戶的區别(bié)✌️，加強管理，規(gui)範操作，科學(xue)選擇壓差量(liang)🌈程，使集輸氣(qì)站🔆的孔闆計(jì)量更加精确(què)。

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