[摘要(yao)]标準孔闆(pan)計量 系統(tǒng)用于天然(rán)氣流量計(jì)量，測量管(guǎn)在運行過(guò)程中，直管(guǎn)段💁内壁☁️粗(cu)糙度發生(shēng)變化。文章(zhāng)按使用年(nián)限、氣🔴質條(tiáo)件、日輸氣(qì)🏃‍♂️量等因素(su)🌈将真管段(duan)内壁粗糙(cao)度分爲四(sì)類，分析了(le)各類測量(liàng)管粗糙度(du)變化，對計(jì)量系統誤(wù)差的影響(xiang)，并列舉了(le)對不同管(guan)徑的♻️各類(lèi)計量管粗(cu)糙度的修(xiū)正。最終提(ti)出爲減少(shao)粗糙度對(duì)标準🔴孔闆(pǎn)計量系統(tǒng)的誤差影(ying)響，對上下(xia)遊直管段(duan)🍓的維護建(jiàn)議。
中石化(huà)西南油氣(qì)分公司川(chuan)西氣田目(mù)前廣泛采(cai)用🙇🏻以.标準(zhun)孔闆作爲(wei)一次儀表(biao)的差壓式(shi)計量系統(tǒng)進行天然(rán)氣流量計(jì)量⭐，多數🎯井(jing)在後期開(kai)發中泡沫(mo)排水等工(gong)藝措施十(shi)分頻繁，天(tiān)然氣中含(hán)大量水、油(you)、粉塵等雜(zá)質，測量管(guǎn)在使用過(guò)程中，由于(yu)長期經受(shou)髒污氣流(liú)的沖刷、腐(fǔ)蝕，最終🈲導(dǎo)緻直管段(duan)内壁粗糙(cāo)度發生變(biàn)化，對🐇标準(zhǔn)孔闆計量(liàng)系統的誤(wù)差影響較(jiào)大，如何減(jiǎn)少誤差，提(ti)高計量系(xi)統精度，結(jie)合工作實(shi)踐談幾點(diǎn)認識和維(wei)護體會。
1計(jì)量直管段(duàn)使用情況(kuàng)調查
　　氣田(tián)計量管段(duàn)自投人使(shǐ)用以來，所(suo)有标準孔(kong)闆計量系(xi)統🌏粗糙度(dù)均按0.15mm進行(háng)修正并參(cān)與流量計(ji)算。對⛷️現場(chang)使用的計(jì)量管段抽(chou)🥰樣調查(結(jié)果見表
1)發(fā)現部分計(jì)量直管段(duàn)内壁嚴重(zhòng)存在腐蝕(shí)、結垢、結皮(pí)👉等現🌏象，經(jing)測算确認(ren)粗糙度在(zài)0.2~2mm之間,遠大(da)于計量系(xi)統♈目前的(de)設定值(0.15mm)，直(zhi)接影響計(jì)量系統的(de)精度。
　　按表(biao)1分類，分别(bie)選取了豐(feng)谷站備用(yòng)管線、江沙(sha)7井管線、135管(guan)🥵道1、新計量(liang)管四根計(jì)量管進行(háng)粗糙度檢(jiǎn)測，這四條(tiáo)🐇計量管基(ji)本情況以(yi)及粗糙度(dù)檢測結果(guǒ)如表2。
 
　　由表(biao)2可以看出(chu)，計量管的(de)内壁粗糙(cāo)程度跟使(shi)用條件有(yǒu)⛷️很大關系(xi)，就氣田的(de)氣質而言(yán)，計量管投(tou)人使用後(hou)粗糙度就(jiu)會發生較(jiào)大的變化(huà)，其中結垢(gòu)和結皮對(dui)其内壁粗(cū)糙度影☁️響(xiǎng)最大💚，計量(liang)管🆚的内壁(bì)粗糙度與(yu)氣質髒污(wū)程度、輸氣(qi)量大小、使(shǐ)用年限長(zhang)短成🌈正比(bi)。按使用年(nian)限、氣質條(tiao)🏒件、日輸氣(qi)量，其内壁(bì)粗糙度程(cheng)度可根據(jù)上述三個(gè)因素大緻(zhì)分爲四類(lei)，其中--類計(ji)量管🏃的内(nèi)壁粗糙度(dù)0.9mm，二類計量(liàng)🔞管内壁粗(cū)糙度在0.4mm左(zuǒ)右;三類粗(cu)糙度0.25mm左右(yòu);四類粗糙(cao)度情況最(zui)好，爲0.015mm左右(you)。
2直管段粗(cu)糙度變化(hua)帶來的計(jì)量誤差
　　标(biāo)準孔闆流(liú)量計 運行(hang)時，對直管(guan)段的要求(qiú)主要包括(kuo):(1)直管段長(zhang)度;(2)直管段(duan)圓度和直(zhi)徑;(3)直管段(duàn)内壁粗糙(cao)度。以上三(sān)個條件中(zhong)，直管段粗(cu)✌️糙度最易(yì)✍️發生變化(huà)。欲達到規(guī)定的不确(què)定度值，直(zhi)管段内壁(bi)粗糙度必(bì)須滿足标(biao)準GB/T21446--2008所提要(yào)求。
　　由于天(tiān)然氣從地(dì)層中采出(chu)來，雖經分(fèn)離、除塵或(huò)過濾，因其(qí)所含成分(fèn)十分複雜(zá)，從單井采(cai)氣計量、集(ji)氣✂️計量到(dao)配氣計量(liàng)，氣質組分(fèn)各不相同(tong)，因而節流(liu)裝置在使(shi)用過程中(zhong)其沖🚶刷、腐(fǔ)蝕程度也(ye)不相同。經(jing)調查研究(jiū)表明，氣流(liú)對孔闆直(zhí)角人口邊(bian)緣和測量(liang)管😄内璧的(de)沖刷腐蝕(shí)尤爲嚴重(zhòng)，這将造成(cheng)流出系數(shu)C發🚩生變化(hua)，流量測量(liang)不确定度(dù)超過估算(suan)值。爲了減(jian)小誤差，推(tui)薦更新孔(kong)闆和新測(ce)量管，若要(yao)繼續使用(yong)可求出粗(cu)糙度算術(shu)平均偏差(cha)R,，對流出系(xì)數修正後(hou)再🌂使用。
　　修(xiū)正方法爲(wèi):将原流出(chu)系數C乘上(shang)粗糙度系(xi)數YRe，即:
C'=C·YRe·bk(1)
　　式中(zhong):C'爲修正後(hòu)的流出系(xi)數;C爲标準(zhun)流出系數(shu);YRe爲管道粗(cu)糙度修正(zheng)系數;bk爲孔(kǒng)闆開孔人(rén)口邊緣尖(jian)銳度修正(zhèng)系數🌈。
注:本(běn)文不讨論(lun)孔闆開孔(kǒng)入口邊緣(yuán)尖銳度磨(mo)損對🌍計量(liang)的影🏃🏻響。
　　其(qí)中修正系(xì)數YRe随測量(liàng)管内壁相(xiang)對粗糙度(dù)K/D和管徑雷(lei)☁️諾♍數ReD而變(biàn)化，其值按(àn)下式計算(suàn):
 
當ReD≥106時，
YRe=γRe=γoo
　　γo與直(zhí)徑比β2和相(xiang)對粗糙度(dù)的倒數D/K有(you)關,其值在(zai)标準GB/T21446--2008中查(chá)表求得🛀🏻。其(qi)中,K爲等效(xiào)絕對粗糙(cāo)度，可從标(biāo)準CB/T21446--2008中查表(biao)取得💋，有條(tiáo)件的情況(kuang)下，用流體(tǐ)實驗方法(fa)測出相對(duì)粗糙度K/D。
　　γo由(yóu)β2和D/K共同決(jue)定，換言之(zhī)，由粗糙度(du)帶來的計(jì)量誤差由(yóu)β2和D/K分别引(yǐn)入。對同-計(jì)量管,其相(xiang)對粗糙度(du)是一定的(de)，因此其γ0随(suí)β增👈大而增(zēng)大🚶;而β的大(da)小往往由(you)輸氣量🤟大(da)小決定，氣(qi)量越大，β值(zhí)越大。
　　當D/K=400,β2=0.6時(shi)，查表可知(zhī)γo達到最大(dà)，爲1.020;同時标(biāo)準中規定(dìng)，法蘭取壓(yā)時，ReD≥106，則🧑🏽‍🤝‍🧑🏻γRe=γo，即此(cǐ)時γRe=1.020，則C'=1.020C。
已知(zhi):
 
　　即:當D/K=400,β2=0.6時，由(yóu)測量管内(nei)壁粗糙帶(dài)來的計量(liàng)相對誤差(cha)爲(1.02-1)x100%=2%。也就是(shì)說，如果不(bú)對計量管(guǎn)進行粗糙(cao)度修正，結(jié)果會比實(shi)際值👄偏低(dī)✨2%。
　　然而，對于(yú)腐蝕程度(du)高、嚴重結(jié)皮的鋼管(guan)，其K值可能(néng)大于2mm,Ra可🐇能(neng)大于0.6mm。
　　依據(jù)現場調研(yan)，大部分應(yīng)用較久、氣(qi)質較髒的(de)計量管🔞其(qí)内壁粗糙(cāo)度較大，D/K值(zhi)大多小于(yú)400，因.此C'極可(ke)能大✔️于1.020C，即(jí)由測量管(guǎn)内壁💞粗糙(cāo)🔱引人的計(jì)量相對誤(wu)差也大于(yú)2%。目前在某(mou)些廠家的(de)計算軟件(jiàn)可以對粗(cu)糙度小于(yu)1mm的情況進(jìn)行修正，超(chāo)過1mm的就不(bú)能修正了(le)。因此，若測(ce)量管内壁(bì)粗糙度大(da)于1mm,則不具(jù)備修正意(yi)義，應更換(huàn)新的計量(liang)管。
3四類計(jì)k管粗糙度(du)誤差影響(xiǎng)
　　結合實驗(yàn)用計量直(zhi)管段現場(chang)使用條件(jiàn)，采用上文(wen)所述方法(fǎ)可以計算(suan)得出該四(sì)條直管段(duàn)在使用過(guò)程中給計(jì)量帶♊來的(de)🐅誤差影響(xiang)。
(1)豐谷站備(bei)用計量直(zhi)管段粗糙(cao)度帶來的(de)計量誤差(cha)影響:
　　由表(biǎo)1提供的參(cān)數:K=0.870mm，則D/K=150/0.870=172;β2=0.62=0.36
　　由于(yú)D/K=172<400,無法通過(guo)标準查表(biǎo)求得γo值，但(dàn)依據表中(zhong)γo變化趨勢(shì)可大緻判(pàn)定γo的範圍(wei)在1.009~1.014之間，則(ze)C'也在(1.009-1.014)C之間(jian)。即該🚶計量(liàng)管因粗糙(cāo)度引人的(de)計量誤差(chà)在-(0.9~1.4)%之間。
(2)江(jiāng)沙7井計量(liàng)直管段粗(cu)糙度帶來(lái)的計量誤(wu)差影響:
　　由(you)表1提供的(de)參數:K=0.416mm,則D/K=80/0.416=192;β2=0.27=0.073≈0.1
　　由(yóu)于D/K=192<400,無法通(tōng)過标準查(cha)表求得Yo值(zhí)，但依據表(biǎo)中γo變化趨(qū)勢可大緻(zhì)判定γo的範(fàn)圍在1.003~1.006之間(jiān),則C'也在(1.003~1.006)C之(zhī)間。即該計(ji)量管因粗(cu)糙度引人(ren)的計量誤(wu)差在-(0.3~0.6)%.之間(jian)。
(3)135井管道1計(jì)量直管段(duan)粗糙度帶(dài)來的計量(liang)誤差影響(xiǎng):
　　由表1提供(gòng)的參數:K=0.230mm，則(ze)D/K=100/0.230=435;β2=0.52=0.25.
　　由于D/K=435>400，可以(yi)查表求得(dé)γo值，在1.003~1.006之間(jiān)。則C'也在(1.003~1.006)C之(zhi).間。該計量(liàng)管因🚩粗糙(cao)度引人的(de)計量誤差(chà)在-(0.3~0.6)%之間。
(4)新(xīn)計量管的(de)内壁很光(guāng)潔則可忽(hu)略粗糙度(dù)引入的計(ji)量誤差。
4直(zhi)管段内壁(bì)粗糙度修(xiu)正
　　标準中(zhong)規定，因測(cè)量管内壁(bi)粗糙度變(biàn)化導緻的(de)流出系數(shu)🏒C将發生變(biàn)化，流量測(cè)量不确定(dìng)度超過估(gu)算值。爲了(le)避💔免這種(zhǒng)超差，推薦(jian)更新孔闆(pan)和新測量(liang)管，若要繼(jì)續使用可(kě)求出粗糙(cao)度算術平(ping)均偏差Ra,對(duì)流出系數(shu)修正後再(zài)使用。
　　由于(yu)标準隻對(dui)D/K≥400的情況提(tí)出了規定(dìng)，因此現場(chang)在用的🚶‍♀️部(bù)分計量管(guan)是無法按(àn)實際粗糙(cāo)度進行修(xiū)正的。就目(mu)前采用的(de)積算軟件(jiàn)而言,K值最(zuì)大也隻能(neng)修正🏒到D/K=400的(de)情🌈況，表3列(lie)出了氣田(tián)内目前常(cháng)用的幾種(zhong)測量管可(kě)以進行修(xiū)正的⭕粗糙(cāo)度值。
　　由表(biǎo)3可知:不同(tóng)管徑的計(jì)量管，現行(háng)标準能修(xiu)正的K值的(de)最大限值(zhí)，即超過該(gāi)範圍就不(bu)能修正了(le)，也就是超(chāo)限K值參與(yǔ)㊙️積算出的(de)流量已經(jing)偏離正常(chang)值。
 
例:現有(yǒu)在用計量(liàng)管150mm，β值爲0.7，K爲(wei)0.44mrm。
　　則:D/K=340，查表3得(de)，最大K值爲(wei)0.375mm。D/K=400，β2=0.5時，在标準(zhun)中查表γo爲(wei)1.014,即相對修(xiū)正量♉爲1.4%。
D/K=340<400，因(yīn)此實際相(xiàng)對修正量(liang)應該大于(yú)1.4%
　　同時，目前(qián)川西氣田(tian)所有的計(ji)量直管段(duan)粗糙度修(xiu)正🔞系數🔞均(jun)取0.15mm，經推算(suan)現場相對(duì)修正量僅(jǐn)爲(0.6~0.9)%，即比理(li)🏃論修📱正量(liang)偏低(0.5~0.8)%。
　　由此(cǐ)可得，川西(xī)氣田現用(yong)的粗糙度(du)修正系數(shù)0.15mm不合理，應(ying)依據💞計量(liàng)管的實際(jì)粗糙度情(qing)況，并結合(hé)标準進行(háng)取值。對沒(mei)有超過限(xiàn)值的按實(shí)際K值修正(zheng)，對超過限(xiàn)值的，按最(zui)大限值進(jìn)行修正。下(xià)面(見表4)将(jiāng)給出不同(tóng)管徑的各(ge)類計量管(guǎn)應采用的(de)修正值。
 
　　豐(fēng)谷站備用(yòng)管線與江(jiang)沙7井計量(liang)管段，均爲(wèi)D/K<400,标準并未(wei)給出D/K<400時的(de)Yn值查詢，因(yīn)此無法進(jìn)行粗糙度(dù)修正，故該(gāi)兩類計量(liàng)管已不具(ju)備粗糙度(dù)修正的意(yì)義。
　　135井管道(dào)1計量直管(guan)段由于D/K>400,沒(méi)有超出标(biao)準範圍，因(yīn)此可以通(tōng)過軟件進(jin)行粗糙度(du)修正，修正(zheng)值即爲實(shí)測K值0.23mm。
5直管(guǎn)段使用維(wei)護建議
　　目(mù)前，川西氣(qi)田的一類(lèi)測量管内(nèi)璧粗糙度(dù)約爲0.9mm左右(yòu)，有嚴重♊結(jie)皮現象;二(èr)類測量管(guan)内壁粗糙(cao)度在0.40mm左👈右(yòu)，内♉壁大多(duō)數有結垢(gou)和輕微結(jié)皮現象;三(san)類測量管(guan)内璧🚩粗糙(cāo)度在0.25mm左右(you)🏃，内壁大多(duō)數有🔴結垢(gou)現象。這三(sān)類測量管(guan)在不同管(guan)徑下，采用(yòng)的K值修正(zhèng)值各不相(xiang)同。.
　　目前，氣(qi)田内标準(zhǔn)孔闆計量(liàng)系統對測(ce)量管統一(yi)采🤟用0.15mm的修(xiū)🔴正值㊙️，依據(ju)标準推算(suan)内壁粗糙(cao)度給計量(liàng)系統引人(rén)的誤差可(kě)達2%以上，因(yīn)此須分類(lei)修正。
　　當粗(cū)糙度沒有(yǒu)超過限值(zhi)時采用實(shí)測值修正(zhèng)，對超過😘限(xian)🈲值的按最(zuì)大限值修(xiū)正。當然超(chāo)過限值的(de)按最大限(xian)值進行修(xiū)正，也隻是(shi)從一定程(chéng)度上減小(xiǎo)粗糙🔅度對(dui)計✍️量的影(yǐng)響，要從根(gēn)本上消除(chu)其影響隻(zhī)有确保計(jì)量管内壁(bì)光滑、潔淨(jing)，盡可能将(jiang)天然氣中(zhōng)油、水、雜質(zhì)等分離幹(gàn)淨，加強對(dui)🏃🏻計量管的(de)檢查維護(hu)，對沒😘有維(wéi)護價值的(de)進行更換(huàn)。因此，測量(liàng)管在使用(yong)過程⛷️中，直(zhi)管段内璧(bi)應保持清(qing)潔、除掉污(wu)垢，管道内(nèi)壁上的🈲腐(fu)蝕硬皮應(yīng)除掉,同時(shí)對内壁表(biao)面粗糙度(dù)進行檢測(cè)，至少✨在孔(kǒng)闆上遊側(cè)10D的直管段(duàn)部分(即測(cè)量管)應滿(mǎn)足GB/T21446--2008标準規(gui)定，當發現(xiàn)内表面有(you)明顯沖刷(shuā)和腐蝕時(shi)，如其内✉️壁(bi)粗糙度不(bú)⚽符合标準(zhun)規定時，更(geng)新爲🔞内表(biao)面符合要(yao)求的測量(liang)管。

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