摘要:目前(qián)天然氣計量(liang)己制定了許(xu)多相關的國(guó)家标準、行業(ye)标準和計量(liang)檢定規程等(deng),但未形成完(wán)整體系與國(guó)外相比尚有(yǒu)較大差距。本(ben)文着重探讨(tao)了天然氣孔(kong)闆 流量計 測(cè)量中精度要(yào)求和不确定(dìng)度分析了影(ying)響測量不确(que)定度的幾種(zhong)因素。
引言
　　孔(kǒng)闆流量計 在(zài)20世紀使用于(yu)天然氣流量(liàng)測量,經過-個(gè)世紀漫長的(de)發展過程，它(ta)已成爲主要(yao)的天然氣流(liú)量計。目前我(wo)國天然氣計(jì)量專業性标(biao)準爲《天然氣(qì)流量的标準(zhun)孔闆計量方(fāng)法》(SY/T6143-1996)。
1天然氣孔(kǒng)闆流量計的(de)組成
　　孔闆流(liu)量計由産生(sheng)壓差的一次(ci)裝置--孔闆節(jiē)流裝置和二(er)次檢測儀表(biao)-差壓計、 壓力(lì)計 、溫度計和(hé)相關參數儀(yi)器儀表加信(xìn)号引線等組(zu)成,如圖1所示(shì)。
 
2天然氣孔闆(pǎn)流量計适用(yòng)條件
　　孔闆流(liu)量計是以相(xiang)似原理爲根(gen)據，以實驗數(shù)據爲基礎的(de)瞬時流量計(jì),從一次裝置(zhi)的幾何尺寸(cùn)到流體流動(dòng)狀态都有一(yi)定的要求。
2.1一(yi)次裝置幾何(hé)尺寸限制條(tiáo)件
SY/T6143-1996要求:
孔闆(pan)開孔直徑d≥12.Smm;
測(cè)量管内徑必(bi)須滿足50mm≤D≤1000mm;
孔徑(jing)比必須滿足(zu)0.20≤β≤0.75;
　　一次裝置的(de)結構設計、加(jia)工、裝配、安裝(zhuāng)、檢驗和使用(yong)必須符合标(biāo)準規定的全(quan)部技術要求(qiu)。
2.2氣質和氣流(liu)狀态條件
　　SY/T6143-1996标(biāo)準中規定,氣(qi)流必須是單(dan)相的牛頓流(liú)體,若氣體含(hán)有質量成分(fèn)不超過2%的固(gù)體或液體微(wei)粒，且成均勻(yún)分散狀态,也(yě)可以認爲是(shi)單相的牛頓(dun)流體。我國石(shi)油天然氣行(háng)業标準SY/T7514《天然(rán)氣》标準所規(guī)定的各種類(lei)别天然氣都(dou)适用。
2.3流動狀(zhuang)态的要求
　　孔(kǒng)闆流量計的(de)流出系數C是(shì)在特定的實(shí)驗室參比條(tiao)件下通過大(dà)量的實驗數(shù)據推導得出(chū)的計算方法(fa),并通過實踐(jiàn)檢驗是正确(què)的。同時,差壓(ya)式流量計算(suàn)基本方程的(de)推導也是基(ji)于這樣的假(jiǎ)設流動條件(jian)下,偏離标準(zhǔn)規定的流動(dòng)狀态條件将(jiang)會産生難以(yǐ)估計的流量(liàng)測量不确定(ding)度。因此,氣流(liu)流動狀态應(ying)符合如下四(sì)條要求:
(1)天然(ran)氣通過孔闆(pǎn)節流裝置的(de)流動必須是(shi)亞音速的、穩(wěn)定的或僅随(suí)時間緩慢變(bian)化的,無脈動(dòng)流存在。
(2)天然(ran)氣流必須是(shi)單相的牛頓(dùn)流體。
(3)天然氣(qì)流流進孔闆(pan)以前其流速(sù)必須是與管(guǎn)道軸線平行(háng)，,對稱充分發(fa)展的速度分(fèn)布剖面,無旋(xuan)轉流存在。
(4)天(tiān)然氣通過孔(kong)闆節流裝置(zhì)的流動必須(xu)保持孔闆下(xia)遊靜壓與孔(kong)闆上遊靜壓(yā)之比不小于(yu)0.75,管道雷諾數(shu)Re≥5000(角接取壓)和(he)管道雷諾數(shu)Re21260β2D(法蘭取壓)。
　　因(yīn)此在選型設(she)計時一定要(yao)配合計量站(zhàn)工藝參數仔(zai)細.核算和流(liu)态分析力争(zhēng)達到流量測(ce)量效果。
3精度(dù)要求和不确(què)定度分析
3.1流(liu)量計量精度(du)的要求
　　國際(ji)法制計量組(zǔ)織(OIML)流量計量(liang)技術委員會(huì)的氣體計量(liang)分委員會于(yu)1997年制定了“氣(qì)體燃料計量(liang)系統”國際建(jiàn)議。歐洲标準(zhǔn)化委員會起(qi)草了歐共體(ti)标準PREN1776“天然氣(qi)計量系統的(de)基本要求”[3]。它(ta)們都是爲提(tí)高和确保天(tiān)然氣計量精(jing)度而對輸配(pei)計量站的設(shè)計、建設、投産(chǎn)操作和維修(xiu)等方面提出(chu)的基本技術(shù)要求。
　　國際建(jiàn)議中将計量(liàng)站分爲A、B、C三個(ge)等級,對不同(tóng)的流量規模(mó)配備的二次(ci)測量儀表要(yào)求不同。該建(jiàn)議适用!于流(liú)量等于或大(da)于100m/h運行壓力(lì)不低于0.2MPa的情(qíng)況。它對熱值(zhi)測量、測溫、測(cè)壓、取樣以及(jí)包括指示、打(dǎ)印、.存儲、轉換(huan)和積算等系(xi)統部件或設(shè)備都作了相(xiàng)應的技術規(guī)定。表1爲測量(liang)儀表和計算(suàn)結果的最大(dà)允許誤差(精(jing)度)。
 
3.2孔闆流量(liàng)計不确定度(du)變化範圍分(fen)析标準ISO5167、GB/T2624-93、SY/T6143-1996,以及(ji)AGANo3報告估算流(liú)量測量不确(què)定度公式都(dou)是相同的,估(gu)算的方法大(da)同小異,其不(bú)确定度值大(dà)緻相等,結論(lun)大體-緻,如圖(tu)2所示。
 
3.2.1一次裝(zhuang)置不确定度(du)變化分析
流(liu)出系數不确(que)定度變化
　　當(dang)直管段長度(dù)符合SY/T6143--1996的規定(ding)的數值a(表2中(zhōng)不帶括号中(zhong)的數值),圓度(dù)滿足不大于(yu)士0.3%的标準規(guī)定，當孔闆開(kai)孔軸線與上(shàng)下遊測量管(guǎn)軸線之間的(de)距離爲ex:
 
　　則流(liu)出系數不确(què)定度δc/c隻随β值(zhi)的不同而不(bú)同。此時,當β≤0.6時(shi)則δc/c=±0.6%:;當β>0.60時則δc/c=±β%。
 
3.2.2天(tiān)然氣物性測(ce)量不确定度(dù)變化分析
(1)天(tian)然氣可膨脹(zhàng)性系數不确(què)定度的估算(suàn)
A.天然氣可膨(peng)脹性系數的(de)不确定度
δε/ε=±4(Op/p.)%
　　它(ta)與孔闆流量(liàng)計實測差壓(yā)△p成正比，與靜(jing)壓p1成反比。
　　目(mu)前在天然氣(qì)計量中差壓(ya)值一般在50000Pa之(zhī)内,靜壓在1~10MPa範(fàn)圍内,因此δε/ε最(zui)小爲±0.00002%,最大爲(wèi)±0.2%或更大4。
B.當上(shàng)遊或下遊直(zhí)管段長度小(xiǎo)于該标準中(zhong)規定數值a(表(biao)1中不帶括号(hào)中的數值)，又(you)等于或大于(yú)數值(表1中帶(dài)括号中的數(shu)值)時，則應在(zai)流出系數不(bú)确定度.上相(xiang)加±0.5%的附加不(bú)确定度。
C.當在(zài).上遊直管段(duàn)長度範圍内(nèi)的任何台階(jiē)超過±0.3%圓度要(yao)求,但符合下(xià)列公式時應(ying)在流出系數(shù)不确定度_上(shang)相加±0.2%的附加(jiā)不确定度。
D.當(dāng)孔闆開孔軸(zhóu)線與.上下遊(you)測量管軸線(xian)之間的距離(lí)e,不滿足公式(shì)(1),但滿足(2),則應(ying)在流出系數(shù)不确定度上(shàng)算術相加±0.3%的(de)附加不确定(ding)度。
E.當孔闆入(rù)口直角邊緣(yuán)的尖銳度r的(de)單測值與平(píng)均值比較,最(zuì)大偏差在±20%以(yǐ)内時,則在流(liú)出系數不确(què)定度.上幾何(he)相加±0.2%的不确(que)定度。
(2)天然氣(qì)密度測量不(bú)确定度δρρ的估(gu)算根據目前(qian)現場常用儀(yí)表的使用範(fan)圍,所遵守的(de)标準、規程規(guī)範進行具體(ti)計算綜合考(kǎo)慮,在不考慮(lü)取氣樣的間(jian)隔時間内由(yóu)于天然氣組(zu)分變化(或波(bo)動)所引起的(de)附加不确定(dìng)度時天然氣(qì)密度測量的(de)不确定度δρ/ρ最(zuì)小爲土1.013%,最大(da)爲±1.571%或更大。
由(yóu)(1)和(2)兩項組成(chéng)天然氣物性(xìng)測量不确定(dìng)度的變化爲(wei):最小爲±1.013%,最大(da)爲±1.584%或更大。
4結(jié)束語
　　孔闆天(tiān)然氣流量測(ce)量的總不确(què)定度,實際上(shang)就是測量系(xi)統的測量值(zhí)與真值比較(jiào),置信概率爲(wèi)95%的精度。根據(ju)目前天然氣(qì)流量測量系(xi)統經常貫用(yong)的二次儀表(biao)和測量值的(de)計算積算方(fang)法,按SY/T6143-1996标準有(you)關條款規定(ding)和所列公式(shì)進行估算,得(dé)知天然氣流(liú)量測量的總(zǒng)不确定度δQn/Qn最(zuì)小爲±0.82%,最大爲(wèi)±4.52%或更大。由此(ci)分析,可知國(guo)際建議的A、B、C三(sān)級分别定級(ji)爲1.0%、2.0%和3.0%。

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