摘要:普光(guang)氣田氣質(zhi)特殊，高含(han)硫化氫和(hé)二氧化碳(tàn)，天🔞然氣計(jì)量采用标(biao)準孔闆流(liu)量計 ，存在(zài)計量不穩(wěn)定以及讀(dú)數偏差較(jiào)大等問題(tí)。基于 孔闆(pǎn)流量計 的(de)結構原理(li)，從孔闆閥(fa)選材、流量(liàng)計計算機(jī)選擇和連(lian)接部件設(shè)計3方面介(jiè)紹了孔闆(pǎn)流量計在(zài)普光氣♊田(tian)的應用情(qing)況🔴，最後根(gen)據軟件和(he)硬件2方面(miàn)因素，分析(xī)了流量計(ji)量誤差産(chǎn)♈生的原因(yīn)，并據此提(ti)出了正确(que)設置計量(liàng)參數、定期(qī)清洗孔👈闆(pan)閥、五閥組(zu)和引壓管(guǎn)路等改進(jìn)措施。這些(xiē)措施對解(jiě)決高含碗(wǎn)氣田計⛱️量(liang)問題具有(you)一定的指(zhi)導意義。
0引(yǐn)言
　　普光氣(qì)田氣質特(tè)殊，高含硫(liú)化氫和二(èr)氧化碳，硫(liu)化氫平均(jun1)💛體積✊分數(shù)15. 16%，二氧化碳(tan)平均體積(ji)分數8.64%，對含(hán)酸♌性氣體(tǐ)的天然氣(qi)流量準确(què)計量難度(du)很大[1]'。天然(ran)氣流量計(jì)量是企業(yè)生産和經(jīng)營管理中(zhong)的一-項重(zhong) 要的技術(shù)基⭕礎工作(zuò)，準确計量(liàng)不但能公(gōng)平地進行(háng)貿😄易結算(suàn)，而且🏒能指(zhǐ)導改進生(shēng)産工藝，提(tí)高産品質(zhì)量，降低産(chǎn)品生産✨成(chéng)本。普光氣(qi)田集輸系(xì)統采用保(bao)濕混輸工(gōng)藝，選用标(biāo)準孔闆流(liu)量計進行(hang)計量分方(fāng)數在🏃氣田(tián)投産初期(qi)，存在計量(liàng)不穩定及(ji)偏差較大(da)的問題。從(cong)孔💞闆閥選(xuan)材、流量計(jì)計算機選(xuǎn)擇和連接(jie)部件設計(jì)3方面介紹(shào)📞了孔闆🌈流(liu)量計在普(pǔ)光❄️氣田的(de)應用，最後(hòu)通過軟件(jiàn)和硬件分(fèn)析了流量(liàng)計量誤差(cha)産📧生的🈲原(yuan)因，提出了(le)正确設置(zhi)流量計算(suan)參數、定期(qi)清洗孔闆(pǎn)閥、五閥組(zǔ)和引壓管(guan)路等改進(jìn)🌈措施。實踐(jiàn)證明，這些(xiē)措施可以(yi)有效解決(jue)普光氣田(tián)流量誤差(chà)💋問📐題。
1計量(liang)原理及特(te)點
1.1計量原(yuan)理.
　　标準孔(kong)闆流量計(ji)的計量原(yuán)理爲:基于(yú)流體流動(dong)的節🌐流原(yuan)理，以能量(liàng)守衡和流(liú)動連續性(xìng)方程爲基(jī)礎，利用流(liu)體流經⚽标(biāo)準孔闆時(shi)在其前、後(hòu)産生壓差(cha)，通⭐過測量(liàng)👌壓差的大(dà)小就可以(yǐ)間接地知(zhi)道流量的(de)大小。在标(biao)準狀态下(xia)天然氣流(liú)量的實用(yòng)計算公式(shi)爲:

　　式中，q爲(wei)标準狀态(tài)下天然氣(qì)體積流量(liang)，m3/s; A,爲秒計量(liàng)系數，視采(cǎi)用計量單(dan)位而定，此(cǐ)處A. =311 794x10-6; C爲流出(chu)系數; E爲漸(jiàn)近⁉️速度🏃🏻‍♂️系(xì)數; d爲孔☎️闆(pan)直徑，mm; Fc 爲相(xiang)對密度系(xì)數; ε .爲可膨(peng)脹🈲系數; Fz爲(wèi)超壓縮👄因(yin)子; Fr爲流動(dong)溫👨‍❤️‍👨度系數(shù)🈲; P:爲孔闆上(shang)遊🎯側取壓(ya)孔氣流絕(jue)對🔞靜壓，Pa;Ap爲(wei)氣流流經(jīng)孔闆時産(chan)生的壓差(cha)，Pa。
1.2 結構及特(te)點
　　标準孔(kong)闆流量計(jì)結構如圖(tú)1所示，包括(kuò)節流元件(jian)(标準孔闆(pan)及其🐇取壓(yā)裝置)、傳輸(shu)壓差信号(hào)的引壓管(guǎn)路、閥門以(yǐ)及差壓✨計(ji)等部分🐇。标(biao)準孔闆是(shì)壓差測量(liang)時🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的一次(cì)元件， 人✨們(men)利用它在(zài)管道内使(shi)流體産生(shēng)壓差，再通(tong)過引壓管(guǎn)路🙇‍♀️把孔闆(pǎn)前、後産生(sheng)的壓差傳(chuan)送給 差壓(ya)變送器 ，再(zài)輸人到二(er)次儀表，從(cóng)而顯示出(chu)管道内流(liú)體的靜壓(yā)、壓差、瞬時(shí)流量和累(lèi)計流量等(děng)計量參數(shù)。

　　标準(zhun)孔闆流量(liang)計有以下(xia)特點:①孔闆(pǎn)閥結構簡(jiǎn)單，應用技(ji)術成🔅熟，容(rong)易掌握;②适(shì)應性強，可(kě)實現在線(xiàn)更換、清洗(xǐ)和檢🈚查孔(kǒng)☂️闆;③性🧑🏽‍🤝‍🧑🏻能穩(wen)🤩定可靠，使(shi)用壽命長(zhǎng);④孔闆爲标(biao)準節流元(yuan)件，不需🥰要(yao)标定。存在(zai)的缺點主(zhu)要有:①量程(cheng)比較小;②壓(ya)力損失較(jiao)大;③受影響(xiǎng)因素較多(duō)，不确🏃🏻‍♂️定度(du)大;④對前、後(hòu)直管段要(yao)😍求高。
2标準(zhun)孔闆流量(liàng)計在普光(guang)氣田的應(yīng)用
　　普光氣(qi)田集氣站(zhan)外輸計量(liang)和集氣總(zǒng)站外輸總(zǒng)計🈲量選用(yòng)的慌量鍾(zhōng)量儀表均(jun1)爲孔闆閥(fá)流量計，由(yóu)孔🌏闆閥、流(liú)量計算🌈機(jī)及過程連(lian)接部件3部(bu)分組成。由(yóu)于普光氣(qì)田介質爲(wèi)高含硫化(huà)氫天然氣(qì)，且集輸工(gong)藝✔️采用保(bǎo)濕混輸工(gōng)藝，天然氣(qi)中🔴含水和(he)單質硫，相(xiang)對于常規(gui)天然氣計(jì)量，标準💞孔(kǒng)闆流量計(ji)在普光氣(qi)田的應用(yòng)中有📱其本(běn)身的特點(dian)。
2.1孔闆 閥的(de)選材
　　普光(guang)氣田酸氣(qi)外輸采用(yòng)的是丹尼(ni)爾孔闆閥(fa)，以法蘭🌈取(qu)壓标準孔(kong)闆作爲流(liú)量檢測元(yuán)件。閥體由(you)上、下2部分(fèn)組成，中間(jiān)滑閥連通(tong)或切斷，設(shè)有密封脂(zhi)注，人機構(gou)，下閥腔與(yu)孔闆上遊(yóu)連通💚。當孔(kong)闆閥正常(cháng)工作😄時，滑(hua)閥關閉，下(xià)閥腔壓力(li)與上遊管(guan)内壓力相(xiàng)等，上閥腔(qiāng)壓力與大(da)氣壓力相(xiang)等，在上、下(xià)閥腔之間(jian)産生較大(da)的壓力差(chà)，此壓力差(chà)作用在滑(hua)閥下方，從(cóng)🌈而增強其(qí)密封性。孔(kǒng)闆閥底部(bu)設有排污(wu)閥，用于定(ding)期吹掃排(pái)除閥内污(wū)物。上閥腔(qiāng)亦設置有(you)放氣㊙️孔，可(kě)排出上閥(fá)腔内☁️介質(zhì)。孔闆閥可(ke)實現🏒在線(xiàn)更換、清洗(xi)和檢🧑🏾‍🤝‍🧑🏼查孔(kong)闆，其操作(zuò)也靈活方(fang)便。爲保證(zhèng)在普光高(gao)含硫化氫(qīng)工況下孔(kong)闆閥的性(xìng)能滿足要(yào)求，并确保(bao)其使🌐用壽(shòu)命和安全(quan)生産，孔闆(pan)☁️閥上、下腔(qiāng)間的密封(feng)件采用全(quán)硬密封結(jie)構，閥闆和(he)閥座均采(cai)用316L材質，标(biāo)準孔🌈闆片(pian)采用In-conel625材質(zhì)，可有效防(fáng)止硫化物(wu)應力開裂(lie)和氫緻開(kāi)裂。
2.2流量計(jì)算機選擇(zé)
　　對于高含(hán)硫化氫氣(qì)田來說，一(yī)個重要的(de)原則就是(shi)盡量減🔅少(shao)㊙️動靜密封(fēng)點，從而降(jiàng)低洩漏風(feng)險。普光氣(qì)田地面集(ji)🐉輸系統選(xuan)用的流量(liàng)計算機爲(wei)艾默生的(de)FLOBOSS103流量計算(suan)機，集成壓(ya)差、靜壓雙(shuāng)♌變量變送(sòng)器、RTD 溫度變(bian)送器 和流(liú)量計算功(gong)能于- -體。　　FLOBOSS103檢(jiǎn)測孔闆兩(liǎng)側壓差及(ji)管道🌈靜壓(yā)，并通過 Pt100 熱(re)電阻 采集(ji)流體溫度(du)，可以就地(di)顯示這些(xie)測量值，同(tong)時也📧可🧑🏽‍🤝‍🧑🏻通(tōng)過标準的(de)MODBUSRTU協議和RS485通(tong)信接口将(jiāng)參數值傳(chuán)給站控SCADA系(xi)統。可以接(jie)收上位機(ji)控制系統(tǒng)下載的氣(qì)體組分信(xin)息🏃🏻‍♂️，也可由(you)MODSCAN32軟件通過(guo)串口通信(xin)向FLOBOSS103内寫入(ru)氣體🌈組分(fen)信息，還可(kě)通過配置(zhi)軟件ROCLINK 800人工(gōng)輸入組分(fen)信息💁。
　　雙變(bian)量變送器(qì)(DVS) 采用成熟(shú)可靠的羅(luó)斯蒙特電(dian)容元件技(jì)術測量壓(yā)差。同時利(li)用壓阻和(hé)矽傳感器(qi)技術檢測(ce)靜壓，測量(liang)的過程值(zhí)精确、穩定(ding)和可重複(fu)性好。其專(zhuān)用微處理(li)器使用存(cún)儲在永久(jiǔ)存儲器中(zhong)的特🏃‍♀️征化(huà)數據對原(yuan)始傳感器(qì)信号進行(hang)線性化和(he)校正。讀數(shu)存儲于FLOBOSS103的(de)内部模拟(nǐ)輸入點中(zhong)，通過中斷(duan)的方式向(xiàng)變送器♍的(de)處理器發(fa)送數據。RTD 溫(wen)度變送器(qi)采用鉑電(dian)阻P100來采集(jí)現場流體(tǐ)溫度，測量(liàng)💞範圍爲-40~240 C,精(jing)度等級爲(wèi)+0.2 C。
2.3過程 連接(jie)部件
　　過程(cheng)連接部件(jian)主要是指(zhi)2個1/4NPT的取壓(yā)閥、五閥組(zǔ)以及引♻️壓(ya)管路。雙變(biàn)量變送器(qì)(DVS)底部采用(yong)NPT内螺紋連(lián)接孔✉️闆上(shàng)🎯的引壓管(guan)。上、下遊管(guǎn)線通常連(lián)接到孔闆(pǎn)的高、低壓(yā)側。由于連(lian)接部件🥵均(jun)爲長期接(jiē)觸高含硫(liu)化氫天然(ran)氣的部件(jiàn)，且天然氣(qi)爲濕氣，故(gu)不同于-般(bān)的天❤️然氣(qì)計量場合(hé)。普光氣田(tián)現場的取(qu)壓閥、五閥(fá)組和引壓(yā)管均采用(yong)哈氏合金(jin)材質🥵，且連(lián)接部件的(de)孔徑較大(da)，如引壓管(guan)路内徑爲(wei)12 mm,以防止沉(chén)積的單質(zhì)硫等雜質(zhì)堵塞引壓(yā)管路♈。
3誤差(chà)分析
　　普光(guang)氣田實際(ji)生産中，天(tiān)然氣外輸(shū)計量采用(yòng)的标準孔(kong)闆🐪流量計(ji)存在計量(liàng)不穩定、讀(du)數偏差較(jiào)大等💃問題(ti)💃🏻，各集氣站(zhàn)🔅場的天然(ran)氣外輸計(jì)量總和與(yu)集氣總站(zhàn)分線外輸(shu)總計量存(cún)在輸差問(wen)題🈲。針對這(zhe)一實際情(qíng)況，從軟件(jiàn)和硬件2方(fāng)面展開分(fèn)析。
3.1軟件問(wen)題産生的(de)計量數據(ju)誤差
　　采用(yong)标準孔闆(pǎn)流量計測(cè)量天然氣(qì)流量，其流(liu)量值與天(tiān)然氣💃組分(fen)、壓差、壓力(lì)和溫度等(deng)參數有關(guān)。流量🆚測量(liang)系統🈲若未(wei)能嚴格按(an)計量标準(zhun)要求配置(zhì)相應的測(cè)量💛儀表，流(liu)量計算時(shí)氣體😄壓力(lì)、溫度和天(tiān)然氣🏃‍♀️組分(fèn)的變化未(wei)能得到完(wan)全補償，則(zé)會造成流(liu)量計精度(du)下降，形💔成(cheng)測量誤差(cha)。檢查普光(guang)氣田現場(chǎng)使用的流(liu)量計算機(jī)計算軟件(jiàn)，其符🔞合國(guó)家标準，測(ce)量系統完(wán)全滿足标(biāo)準孔闆流(liú)量計計量(liang)标準，其測(cè)量誤差基(ji)本可以忽(hu)略不計，所(suo)以在采用(yòng)的計量标(biao)準方面，普(pǔ)光氣田現(xiàn)場使用标(biāo)準孔闆流(liú)量計符合(he)要求，不是(shì)産生誤差(chà)的原因。
　　标(biāo)準孔闆測(ce)量是通過(guò)節流取壓(ya)差，引壓管(guǎn)高壓側爲(wèi)靜壓，軟件(jian)根據靜壓(yā)、壓差、溫度(dù)、氣體組分(fen)、孔闆孔徑(jing)和管徑等(deng)參數計算(suan)流量計值(zhí)。在軟件中(zhōng)可以對這(zhè)些參數進(jin)行設置，若(ruo)其中有-一(yī)個參數不(bu)準确，都會(hui)引起流量(liàng)不準确👅。現(xian)場通過流(liu)量計配置(zhi)軟件檢查(chá)各流量計(ji)參數的配(pei)置情況，設(shè)置值均與(yu)現場實際(ji)情況相符(fu)。同時，根據(ju)現場采集(ji)到的溫度(dù)、壓力、壓差(cha)及軟件中(zhong)配置的管(guǎn)徑、孔徑等(děng)參數，然後(hou)根據國際(ji)計量标準(zhun)AGA8氣體壓縮(suō)因子計算(suan)方式計算(suan)出的流量(liang)與流量計(ji)測量值非(fēi)常接近，若(ruo)以上有任(rèn)何參數設(shè)置不正确(que)，就會造成(cheng)氣體計量(liàng)不準确[4-5]。随(sui)着高含硫(liu)氣田的開(kāi)發，氣體中(zhong)硫化氫含(han)量不斷增(zēng)布，想成🤞氣(qi)體計量誤(wù)差不斷增(zeng)大🈲,通過及(jí)時更新氣(qi)體組分數(shu)據，基本保(bǎo)證了氣體(ti)流量計量(liàng)的準确性(xing)。
3.2硬件問題(tí)産 生的計(jì)量數據誤(wu)差
　　現場生(sheng)産實踐表(biǎo)明，标準孔(kǒng)闆流量計(jì)會因爲标(biao)準🔅孔闆、五(wu)閥組🏒、引壓(ya)管路等硬(yìng)件出現異(yì)常，導緻流(liu)量♉計量不(bu)準🈲确，“下 面(mian)分别進行(hang)分析。
3.2.1标準(zhǔn)孔闆
　　對孔(kong)闆進行研(yan)究後發現(xiàn)，普光氣田(tian)生産現場(chang)85%以上的标(biāo)準孔闆均(jun)受到了不(bú)同程度的(de)刮傷、變形(xíng)，觀察上、下(xia)遊直🥰管段(duàn)🈲，管道内壁(bì)沉積了大(dà)量的單質(zhi)硫，導闆周(zhou)圍出現腐(fǔ)蝕、碳化，且(qie)有雜質附(fu)着。
　　普光氣(qi)田現場作(zuò)業較多，關(guān)井之後重(zhong)新開井的(de)過程比較(jiao)🆚迅速，造成(cheng)孔闆受天(tian)然氣的強(qiang)力沖蝕或(huò)機械磨損(sun)而産生劃(hua)傷、變形，孔(kǒng)闆的光潔(jié)度下降，入(ru)口的尖銳(rui)程度變圓(yuán)，使其圓弧(hu)半徑不能(neng)滿足标準(zhun)要求，使得(dé)計量數據(ju)比實際流(liu)量偏低;孔(kong)闆閥和直(zhi)管段内部(bù)附着單質(zhi)硫之後，氣(qi)體不能形(xing)成穩定的(de)牛頓流體(tǐ)，造成計♊量(liàng)誤差;孔闆(pan)在天然氣(qì)沖擊過程(chéng)中，不同程(cheng)度地産生(shēng)❤️了偏心，同(tong)時導闆周(zhōu)圍出現的(de)腐蝕、碳化(hua)和雜質沉(chen)澱等因素(su)，也會嚴重(zhong)影響流量(liang)計量的準(zhǔn)确性。通過(guò)嚴格執行(hang)操作規程(cheng)，按照操作(zuo)步💃驟平穩(wěn)操作，确定(dìng)✌️開井方式(shì);同時定期(qī)清洗孔闆(pǎn)閥🔞、計量直(zhi)管段💜等方(fang)式可以有(you)效解決上(shang)述問題。普(pu)光📱氣田♊某(mou)集氣站氣(qi)體流量計(jì)量不準确(que)，誤差很大(da),通過拆卸(xie)孔🐉闆閥和(hé)直管段，發(fa)現内部有(you)許多單質(zhì)硫🐅沉積。清(qīng)洗孔闆閥(fá)和直管段(duàn)後，氣體流(liú)量恢複正(zhèng)常。
3.2.2 五閥組(zu)
　　在生産過(guo)程中，需要(yào)定時對孔(kǒng)闆流量計(jì)進行排污(wu)。通🔞過對 五(wu)閥組 進行(háng)解體檢查(chá),發現内部(bù)存在單質(zhì)硫等雜質(zhì)，造成五閥(fa)📞組✏️中的平(píng)衡閥關不(bú)嚴，形成内(nèi)漏，影響孔(kǒng)闆流量計(ji)的上、下遊(you)取壓，導緻(zhì)壓差信号(hao)變小，儀表(biǎo)計量偏低(di)。此類問題(ti)可通過清(qīng)洗或更換(huàn)新的五閥(fa)組得以解(jiě)決。
3.2.3 儀表引(yin)壓管路
　　普(pǔ)光天然氣(qì)會析出單(dān)質硫，單質(zhì)硫在引壓(yā)管路中🔴沉(chén)積🛀🏻、固化✂️，會(huì)引起引壓(ya)管路堵塞(sāi)，不能正常(cháng)取壓，孔闆(pan)流量計不(bú)能及時得(dé)到正确的(de)靜壓和壓(ya)差,從而造(zao)成計量偏(piān)差。前期在(zai)普光氣⭐田(tian)現場生産(chǎn)過程中經(jīng)常出現💚流(liu)量計示🔴值(zhi)長期不變(biàn)化的情況(kuang)。對此,采🏒取(qǔ)在孔闆流(liu)量計引壓(yā)管線、五閥(fa)組等🏃部位(wèi)安裝電伴(ban)熱裝置的(de)辦法，減少(shǎo)單質硫在(zài)引壓管路(lu)中的析出(chu)、沉積，防止(zhǐ)引壓管路(lù)堵塞。同時(shí)定期對引(yin)壓管路進(jin)🔞行放空、清(qing)洗，确保引(yǐn)壓管路不(bú)堵塞。
4結束(shu)語
　　由于普(pu)光氣田氣(qì)質的特殊(shū)性，前期生(sheng)産過程中(zhong)更多的關(guān)注在選材(cái)和防腐方(fāng)面，對造成(chéng)計量偏差(cha)的因素🌏估(gu)計不足，導(dǎo)緻🐪計量偏(piān)差較大;後(hou)期采取設(shè)定正确的(de)👄計算參數(shu)，定期清洗(xi)孔闆閥、五(wǔ)閥組和引(yin)壓管線等(děng)措施後，圓(yuán)滿🈲解決了(le)計量偏差(chà)問🍓題。總體(ti)而言，類似(sì)普光氣田(tián)的工況使(shǐ)用标準孔(kǒng)闆流量計(jì)需注意以(yǐ)下問題:①設(shè)定正确的(de)流量計算(suàn)參數，及時(shi)修正氣體(ti)組分參數(shù);②定期對标(biāo)準孔闆進(jin)行檢查、清(qing)洗，發現問(wèn)題後及時(shi)更換;③定期(qī)對五閥組(zǔ)及其引壓(yā)管路進行(háng)排污驗漏(lou)檢查，冬季(ji)氣溫下降(jiàng)易發生🧑🏾‍🤝‍🧑🏼凍(dong)堵🏃🏻和硫沉(chén)積，需增加(jia)排污次數(shu)。若發現五(wu)閥組及引(yǐn)壓㊙️管路堵(du)塞，應及時(shi)清洗或🌈更(gèng)換，保證其(qi)正常運行(háng)。

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