摘要:介紹了孔闆(pǎn)流量計 量器具的(de)應用,同時針對當(dāng)前孔闆流量自動(dòng)計量系🧑🏾‍🤝‍🧑🏼統進行♊了(le)介紹和分析,爲現(xiàn)場孔闆流量計計(jì)量精度的提高提(ti)出了相應的建議(yi)和要求。
　　由于曆史(shi)原因和自身的特(tè)點,孔闆流量計在(zai)當前天然氣計量(liàng)中占據很大市場(chǎng)。同時,由于自動化(hua)技🙇‍♀️術在⭐孔闆👨‍❤️‍👨流量(liang)計計量系統中的(de)應用,使孔闆流量(liàng)計計量系統克服(fu)了傳統計量過程(chéng)中人爲誤差等不(bú)利因素😄,進一步提(ti)高了孔闆流量計(jì)的計量精度。
1天然(rán)氣流量計量方法(fa)
　　我國天然氣計量(liàng)通常以體積表示(shì)，法定單位是立方(fang)♋米。我國規🥰定天然(ran)氣流量測量的标(biao)準狀态是:絕對壓(ya)力爲0.101325MPa,溫度🌈爲23.15℃。天然(rán)氣流量計量方法(fa)很多,可用㊙️的流量(liàng)儀表也💃🏻很多,按工(gong)作原🐕理大緻分爲(wei): 差壓式流量計 、容(róng)積式流量計、速度(dù)式流量計3種類型(xing)。在計量标準方面(miàn),目前世⛷️界上多數(shu)國家計量标準逐(zhu)步向1S05167《用孔闆測量(liang)充滿圓管的流體(ti)的流量》靠攏，我國(guó)天然氣計量标準(zhun)也修🔅訂爲SY/T6143-1996《天然氣(qi)流量的标準孔闆(pǎn)計量方法》。
2孔闆流(liú)量計自動計量概(gai)況
　　所謂自動計量(liang),就是利用變送器(qi)實時檢測天然氣(qì)流量計量中所涉(shè)及到的溫度、壓力(lì)、壓差等參數,通過(guò)計算機中的流量(liang)計算軟件,實現整(zheng)個流量測量環節(jiē)中無人工參與的(de)天然氣流量測量(liang)。随着計量技術的(de)發🧡展和計算機運(yun)用的普及。實現孔(kong)闆流量💃計自動化(huà)計量的方案較多(duō),目前主要有以下(xià)4種模式。
2.1單變變送(song)器+流量計算機(或(huò)工控機)利用
　　單變(bian)量模拟變送器分(fen)别檢測溫度、壓力(lì)、差壓,并将檢👣測到(dao)的電🚩信号轉換成(chéng)标準的4-20MA模拟信号(hao)送入流量計🏒算機(ji)(或工💁控機)的數👈據(jù)采集卡,通過A/D轉換(huàn)成數字量,在流量(liàng)計算機(或工控機(ji))上通過流量計算(suàn)軟件計算出天然(rán)氣瞬時流量、累積(ji)流量以💰及實現其(qí)📧他輔助功能。此方(fang)式屬傳統自動計(ji)量模式,缺點爲❗采(cai)集、傳輸爲模拟信(xìn)号,抗千擾☀️能力較(jiào)差，由于信号轉換(huan)等問題計量精度(dù)難以提高,而且硬(ying)件較複雜、中間環(huán)節較多、可靠性較(jiào)差。可擴展爲:單🔞變(biàn)量變送器+流量計(jì)👄算機+工控機,從而(ér)實現流量計算與(yǔ)顯示分開,提高系(xi)統的可靠性和可(kě)視性。
2.2多變量變送(sòng)器+流量計算機(或(huo)工控機)利用
　　1台多(duō)變量智能變遞器(qì)同時檢測溫度、壓(ya)力、差壓等,采用現(xian)🈚場總㊙️線制,通過數(shù)字信号傳輸,送入(ru)流量計✨算機(或工(gong)控機❄️)數據采集卡(ka)後上通過流量計(jì)算軟件計算出天(tiān)然氣瞬時流量、累(lèi)積流量及實現其(qi)他㊙️功能。此方式硬(ying)件連接簡化了許(xǔ)多,提高了系統的(de)❓可靠性和測量精(jing)度。但由于變送器(qi)僅檢測測量信号(hao)不進行數據💃🏻處理(lǐ)，因此在校準時必(bi)須和流量計算機(ji)--起實♻️行聯校。采用(yong)流量計算機或工(gōng)控機主要區别在(zai)于流量計算部分(fèn)。流量計算機是專(zhuan)用的固化軟件實(shí)現計算和數據存(cún)儲,比較穩定可靠(kao),可信🔆任度較高;工(gong)控機👉上軟件‼️計算(suan)一般自主🏃🏻‍♂️開發,便(bian)于軟件升級和系(xì)統維護,由于⛱️計算(suan)量大,特别是多路(lu)❌計量時,可靠性稍(shao)微差些。爲增🈲加🈲系(xì)統的可靠性和操(cāo)作界面✏️直觀化,這(zhe)種方式也可擴展(zhan)爲:多變量變送器(qi)+流量計算✍️機+工控(kong)機,即流量計算機(ji)中實現流量計算(suan),工控機上實現顯(xian)示。
2.3多變智能變送(sòng)器+工控機此方式(shì)與模式2比較,主要(yào)區别是♉變送🧡器内(nei)固化了流量處理(lǐ)軟件使得變送器(qì)可以就地顯示瞬(shùn)時測量參數和計(ji)算瞬時流量,并通(tōng)過數字信号傳輸(shu),送人工🔅控機顯示(shì)和實現其他輸助(zhu)功㊙️能。所測量的流(liu)量值🐉必須在工控(kong)機上進行二次處(chù)理,以實現數據😍的(de)累積和存儲功能(néng)。采用這種方式,系(xì)統結構進一步簡(jian)化,變送器可單校(xiao)也可聯校,易于維(wéi)護♈。但由于在工控(kong)機内實現流量的(de)累🐕積和存儲,可靠(kao)性👨‍❤️‍👨較差,易造成數(shù)據丢失。
2.4一體化智(zhì)能儀表+工控機主(zhu)
　　要利用一體化智(zhì)能儀表實現了變(biàn)送器與流量計算(suan)機的🛀一體化。不僅(jǐn)自帶數據庫可實(shi)現瞬時參數及流(liú)量的顯示,以及累(lei)積流量和曆史數(shù)據的再現♋;而且在(zài)📞儀表的運行方👌面(mian),采取了.多種電源(yuán)保障方式:内電池(chi)⛷️組、太陽能和外接(jiē)電💯源等,實現了在(zai)無電🐉力供應情況(kuang)☎️下,可以獨立自成(cheng)計量系統，就地顯(xian)示💰天然氣瞬時流(liu)🔞量、累積流量和數(shu)據的存儲、再現等(děng);正常情況下可通(tong)過現場🧡總線和上(shàng)位機連接,實行數(shu)字信号傳輸上傳(chuán)顯示,也可以在工(gong)控機上實行二次(ci)數據處理,組成的(de)計量系統更加靈(ling)活、可靠。采✊用這種(zhǒng)方式,實現了計量(liang)數據的無憂化,使(shǐ)得系統結構簡單(dan)、操作更簡單更可(kě)靠、更易維護;不僅(jin)可以單校也可以(yi)聯校。采用獨立的(de)計量回路,減少了(le)數據傳輸過👣程的(de)幹擾,提高了計量(liàng)🌏的精😍度。
3自動計量(liàng)方案選擇的原則(ze)
　　由于 天然氣流量(liang)計 量是--種間接的(de)、多參數的、動态的(de)、不可再現的測量(liang),天然氣的流量計(jì)量是流量測量中(zhōng)的難點之一。因此(ci),在選擇具體方案(an)⛱️時,應着重考慮系(xì)統的可靠性🔆、準确(que)性和先進性。一般(bān)主要遵🔅從以下原(yuan)則。
3.1數據的安全性(xìng)原則指
　　在非儀表(biǎo)故障的情況下，計(jì)量系統能夠提供(gong)準确的計量數據(ju),以實現對天然氣(qi)管網的有效監控(kong),并保證數據㊙️的可(kě)靠性,爲企🐆業信息(xi)系統實現企業管(guǎn)理、經營、指揮、協✉️調(diào)提供⛷️重要依據。計(jì)量信息系統重要(yao)的數據源,一旦出(chū)現問題,将給企業(yè)帶來不可估✊量的(de)損失。因此,數據源(yuán)要求準确、齊全、完(wan)整、可靠。爲此在選(xuan)擇方♻️案時,首要問(wèn)題就是考慮計量(liang)數據的安全性。由(you)于針對天然氣集(jí)輸企業分散、環境(jing)因素惡劣,要充分(fèn)考慮計☁️算機故障(zhàng)、電力供應等實際(ji)情⚽況，做好預案,避(bi)免由此⛷️而引起的(de)數據丢失。
3.2計量回(huí)路的獨立性原則(zé)
　　主要是爲了保證(zheng)在計量系統出現(xian)問題時,盡量減少(shao)故障♋的㊙️影響面,降(jiang)低故障的影響程(chéng)度,從而維護企業(yè)的安👈全平穩運行(hang)和經濟效益。
3.3使用(yong)操作的簡單、可靠(kào)原則
　　由于天然氣(qì)集輸企業的站、場(chǎng)一般都比較分散(san),專🍉業人員相對👨‍❤️‍👨較(jiao)少。因此,在選擇、設(shè)計方案時要充分(fèn)考慮操作、維護的(de)簡要性㊙️,做到簡單(dān)易用、高可靠、低維(wei)護,從而确保計量(liàng)系統的長期、穩定(ding)🔞運行。
3.4兼顧發展的(de)原則
　　伴随天然氣(qì)貿易的發展對天(tian)然氣計量的精度(dù)和🚩計量方式的要(yào)求也越來越高。在(zai)選擇時要考慮天(tiān)然氣計量交接方(fang)式的可能改變和(hé)實時計量補償的(de)可能，如在線色譜(pu)分析、實時補償、能(neng)量計量等。如果要(yào)在企業信息網絡(luo)的基礎上,建立以(yǐ)企業信息網絡爲(wèi)紐帶的站控系統(tǒng),則應考慮實現計(jì)量系統💛數據的遠(yuan)程組态。
3.5計算方法(fǎ)和計算軟件的合(hé)法性原則
　　在天然(rán)氣貿易計量中要(yao)充分考慮到計算(suan)方法和💰計算🈲軟件(jiàn)🈚的合法性問題,避(bì)免由此而引起不(bú)必要🌐的計量糾紛(fēn)。由于天然氣計量(liang)方法的多樣性,應(ying)考慮計算㊙️軟件的(de)⛱️獨立化,這樣才😄便(biàn)于流量計算軟件(jiàn)💚的升級。在具體的(de)計⭐量系統中應采(cǎi)用用戶認可的特(tè)定計算方法或是(shi)以合🌈同、協議的方(fāng)式規定計算方法(fǎ)。
3.6技術先進、成熟的(de)原則
　　現代計量逐(zhu)步發展成爲一門(mén)綜合性的專業技(jì)術✉️，它是集成計算(suan)機技術、通訊技術(shu)、網絡技術、儀表制(zhi)🈚造技術、微功耗技(ji)術爲-體的技術結(jie)晶。由于各儀表🙇🏻廠(chǎng)家技術水平的不(bú)平衡,在選擇方案(àn)時一定要有預見(jiàn)性。
4存在的問題.
　　盡(jin)管孔闆流量計自(zi)動計量系統的發(fa)展越來越完善,但(dàn)💯由于設備、測量儀(yi)表本身的原因和(he)自動計量技術上(shàng)的局限性,在提高(gao)計量的準确性和(hé)數據處理上,仍✔️存(cún)在一些問題。
4.1節流(liu)裝置帶來的誤差(cha)
　　首先,孔闆流量計(ji)在流體較爲千淨(jing)、流經節流裝置前(qian)直管段比較理想(xiǎng)(遠大于10倍圓管直(zhí)徑)、流體處于紊流(liu)👌狀态💛(雷諾數大于(yu)4000)時,其精度可達0.75級(jí)。但由于氣質、計量(liang)直管段沒有達到(dao)要求,孔闆産生誤(wù)差的因素有:孔闆(pan)人口銳角損傷;液(ye)體及固體污物堆(dui)積在💰孔闆表面,使(shǐ)孔闆表面粗✏️糙度(du)改變,大大增加測(cè)量🔴誤差。根據對✏️現(xian)場使用過的孔闆(pan)所作測量統計,孔(kong)闆在剛開始投用(yong)時,精度可達1%，連續(xù)運行3月後,其測量(liàng)精度僅達到3%甚至(zhì)🔞更低。其次,量程比(bi)的問題。量程比(3:1)是(shi)孔闆流量計最大(dà)的缺憾。盡管現在(zài)已有‼️寬量程比的(de)變送器,但在對于(yú)瞬間流量變化範(fan)圍很大,流量低于(yu)最大流量的30%時,由(yóu)于節流式測量方(fang)法原♻️因,計☔量的精(jīng)度将大幅度降低(di)。因💃🏻此,爲了提高量(liàng)程比,可以考慮利(lì)用變送器寬量程(chéng)的特⚽點,運用軟件(jiàn)的方式實現量程(chéng)的自動調整(軟維(wei)護),從而擴大✉️量㊙️程(chéng)比,提高測量的有(yǒu)效範圍,保證計量(liang)的準确性。
4.2現場變(bian)送器的誤差
　　現場(chǎng)差壓、 壓力變送器(qì) 本身能達到的精(jing)度是實現整個計(jì)量系統精度的基(jī)礎。因此,要保證 差(cha)壓變送器 、溫度傳(chuán)感器、壓力傳感器(qi)的本身精度爲A級(jí),即時進行檢定,保(bao)證其精度。
4.3異常數(shu)據的處理問題
　　任(ren)何系統都有可能(néng)出現故障，可能出(chū)現--些異常的無理(lǐ)數據。因此爲了維(wei)護貿易雙方的利(lì)益,對可能出現😄的(de)異常數據問題在(zài)設計時要充分考(kǎo)慮數據的審慎可(ke)修改性,從而避免(miǎn)異☀️常數據一旦出(chū)現并🈲參與累積計(jì)算,造成計量數據(jù)的混亂。
4.4操作界面(miàn)和過程數據的利(lì)用問題
　　由于天然(rán)氣輸送的連續性(xìng)、動态性、瞬間的不(bú)确定🚶性以及不可(ke)再現等特點,實時(shi)地進行數據分析(xi),對數據♉形成的全(quan)過程進行㊙️有效的(de)監控和保存,有利(li)于數據異常的分(fen)析和控制,是數據(ju)管🌐理中重要的一(yi)環。目前的自動計(jì)量系統在此方面(mian)有所考慮,但🈲過程(chéng)數據的應用、分析(xi)、界面功能尚不完(wan)全,還有待于完善(shan)。
5結論
　　在采用孔闆(pan)流量計測量天然(rán)氣流量時,如對孔(kǒng)闆.流✂️量計的💜一次(cì)裝置(孔闆節流裝(zhuāng)置)和二次儀表(差(chà)壓靜壓溫度、天然(ran)氣⚽物性參數計量(liang)器具等)配套儀表(biǎo)的選擇、設計🐆、安裝(zhuang)、使用都嚴💋格按照(zhao)有關标準進行,并(bìng)在受控狀态下🔴使(shǐ)用時，其🐇流量測量(liàng)精度是可以控制(zhi)在+1%~+1.5%範圍内的。
根據(ju)實際應用情況,就(jiu)提高計量精度提(tí)出以下控制方法(fa)及建議。
5.1孔闆節流(liu)裝置必須符合标(biāo)準
　　孔闆節流裝置(zhì)應按照标準安裝(zhuang)設計,根據孔闆前(qián)阻🙇🏻力件形🈲式配接(jie)足夠長度的直管(guǎn)段,一般應至少前(qián)30D。長慶氣💋田在開發(fa)初期部分集氣站(zhan)因設計原因流量(liang)計直管段長度爲(wèi)前10D後5D,造成天然😍氣(qi)計量輸差📞達到士(shì)5%~土😘8%。分析原因後經(jing)技術改造,計量管(guan)段改爲前30D後10D,使計(ji)量輸差降低到🔆+1.5%。
5.2氣(qì)流中存在脈動流(liu)的改善措施
　　在天(tian)然氣計量中由于(yu)各種原因使天然(rán)氣脈動,可以采🥵取(qǔ)以下措施減小脈(mò)動流的影響。
(1)在滿(mǎn)足計量能力的條(tiao)件下,應選擇内徑(jing)較小的測量📱管,使(shǐ)Op、β在比較高的雷諾(nuò)數下運行。
(2)采用短(duǎn)引壓管線,盡量減(jian)少引壓管線系統(tǒng)中的阻力件,并使(shi)上下遊管段相等(děng),以減少系統中産(chan)生諧振和壓力脈(mo)動振幅的增加。
(3)采(cǎi)用自動清管系統(tong)或低處安裝分液(yè)器來降低管線中(zhong)❗積液引起的脈動(dòng)。爲使天然氣流量(liàng)計量達到具有最(zui)佳的計量性能,應(ying)🚩将天然氣中的水(shui)分徹底脫出。
5.3加強(qiang)計量管理、建立健(jiàn)全各項規章制度(dù)
　　嚴格貫徹執行SY/T6143-1996标(biao)準,确保裝置完全(quan)符合标準的技術(shu)📐要求。建✊立健全各(gè)項規章制度,如定(dìng)期維護制度、周期(qi)⚽送檢制度,加強🏃🏻對(dui)天然氣生産情況(kuàng)的監測，及時消除(chú)誤差。長♉慶氣田根(gēn)據氣質的淨化程(cheng)度,規定集氣站、貿(mào)易交接計量孔闆(pǎn)定期清洗檢查,同(tóng)時還配備孔闆綜(zōng)合測試儀定期對(dui)孔闆進‼️行幾何尺(chi)寸檢定,使集氣站(zhàn)📱單井計量輸差能(néng)有效控制在土1.0%以(yi)内。

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