摘要:标(biao)準孔闆流量計 因(yīn)其複雜的測量原(yuan)理和對流體性能(néng)的嚴格要求及苛(ke)刻的安裝條件,使(shi)得測量結果的精(jīng)度受到較多的因(yīn)素影響。簡要介紹(shao)🐆了影響标準孔闆(pǎn)流量計測量天然(ran)氣流量的相關因(yīn)素,并提出針對這(zhè)些因素的應對🌏措(cuo)施。
　　标準孔闆流量(liang)計是根據能量守(shou)恒和流動連續性(xìng)方程,在🏃流體通過(guo)節流裝置時流速(sù)增加靜壓降低，流(liu)體流速越大，在孔(kǒng)闆前後産生的差(cha)壓也越大，通過測(ce)量✌️差壓來測量通(tōng)🔴過孔闆的流體的(de)流量,見式💜(1):

　　式中：ｑｖｎ—流(liu)體在标準參比條(tiao)件下的體積流量(liang)；ｃ—流出系數；ε—可膨📞脹(zhang)性系數；β—直徑比；ｄ—操(cao)作條件下孔闆開(kāi)孔直徑；ΔＰ—差壓；ρ１—流體(ti)在操作條件下上(shang)遊取壓孔處密度(dù)；ρｎ—标😄準參比條件下(xià)的密度。
　　标準孔闆(pan)流量計具有技術(shù)成熟,生産安裝标(biao)準化,性♍能⭐穩定等(děng)優點,廣泛用于石(shi)化和城鎮燃氣行(hang)業☔的天然氣測量(liang)。但由于其複雜的(de)測量原理和苛刻(kè)🔅的安裝條件及㊙️對(dui)流體📞性能的嚴格(ge)要求,存在較多㊙️影(ying)響其測量結果精(jīng)🈲度的因素👅。結合多(duō)年來對标準孔闆(pǎn)流量計的工藝設(shè)計使用及維護經(jīng)驗,簡要論述一下(xia)影響标準孔闆流(liu)量計測量天然氣(qì)流量精度的因素(su)并提出應對措施(shi)。
1工藝設計.上的影(ying)響因素
1.1前端直管(guǎn)道不符合規範要(yào)求
　　在輸配站場中(zhōng)，由于受場地和工(gōng)藝的流程的限制(zhì),不可避🧑🏽‍🤝‍🧑🏻免🧡的要在(zài)節流孔闆前端設(shè)置三通、彎頭、閥門(men)、等管件和輸配設(she)備。标準孔闆流量(liàng)計測量天然氣的(de)前提是流體爲充(chōng)分發展的紊流狀(zhuàng)态的單相流，流速(sù)在管道内沿軸線(xiàn)均勻對稱分布。節(jie)流孔闆👌前端的管(guǎn)件和輸配設備必(bì)将對天然氣形成(cheng)阻流、轉向和流速(sù)分布的改變,爲了(le)獲得符合要求的(de)流體,必須要使節(jiē)流💛裝置前端和阻(zu)流件之間有足夠(gou)長的直管段。按照(zhao)GB/T21446 - 2008 5.3的規定,孔闆與阻(zǔ)流件間的最短🌈長(zhǎng)度應符合表1規定(ding)。

　　由表1可知，除去在(zai)β取極小值的0.2的情(qing)況外,對于其他的(de)β值前端直管段普(pǔ)遍在20D以上。對于這(zhè)樣的直管段長度(du)要求,在工藝設計(jì)上顯然是難以完(wán)全滿足規範要求(qiu)🙇‍♀️的。因此⛷️在前端直(zhí)管長度上不是所(suo)有标準孔闆流量(liàng)✊計都能夠滿足規(guī)範要求的。這是影(yǐng)響标準孔闆流量(liàng)㊙️計測量精度❤️-大因(yīn)素。
1.2 采用了較大的(de)計量管或較大的(de)孔徑比
　　在進行流(liú)量計設計時,一般(ban)會上浮一定的裕(yù)量,采用較大的計(jì)量管。但在實際的(de)供氣中,用氣量往(wang)往達不到設計流(liu)量,造成在運行時(shí)天然氣流體的管(guan)徑雷諾數較小。根(gen)據流體力學,天然(ran)氣管徑雷諾數越(yuè)小其質子和其中(zhong)🌈的微粒擴散越弱(ruò),這既不利于🙇‍♀️天然(ran)氣流體👉在計量管(guan)内⭕形成流速分布(bu)均勻的紊⛷️流,又會(hui)造成固體微粒凝(ning)聚形成兩相流。同(tong)時雷諾數越小流(liú)體抵禦管道内壁(bì)粗糙度影響的能(néng)力越弱💚。因此計量(liàng)管選擇過大将會(hui)對測量結✌️果的精(jing)度産生不利‼️影響(xiang)。從表1可知在同👨‍❤️‍👨一(yi)阻流件下,孔徑比(bǐ)越大要求前端直(zhí)管段越長,這就意(yi)味如果采用的β值(zhí)越大,越難以滿足(zu)規範✉️的‼️技術要求(qiu)。因此在設計🛀中采(cǎi)用大管徑計量管(guan)或是大孔徑比，都(dou)将對測量結果的(de)精度産生不利影(yǐng)響。
1.3 采用先調壓後(hou)計量的工藝
　　該方(fang)式可在标準孔闆(pan)處可以得到較穩(wen)定的靜壓,但是調(diao)壓閥卻會嚴重影(ying)響天然氣的流态(tai)。目前調壓閥體内(nei)㊙️的天然氣通道絕(jue)大部分爲U型通道(dao),且閥口開度🐆隻有(you)10來毫米甚至幾毫(hao)米,天然氣在經過(guò)調壓閥後,流态和(he)流速都變得極爲(wèi)不穩定,并且調壓(ya)☁️閥閥口開度🐕頻繁(fán)的調節還會引發(fā)天然氣脈動流。天(tiān)然氣的流态💞根本(běn)不能滿足标準孔(kǒng)闆流量計測量天(tiān)然氣的關于流體(ti)流态的規定,這必(bì)将對測量結🌍果的(de)精度産生較🚶‍♀️大的(de)影響。這種影響🚶‍♀️的(de)大小根本沒法從(cong)理論上評估💰。.
1.4流動(dòng)調整器與孔闆間(jian)距離不符合要求(qiú)
　　流動調整器可以(yǐ)減小孔闆前端直(zhi)管段的長度,在安(an)裝💁位置上對于不(bú)同的前端阻流件(jian)是有嚴格要求的(de)🌈。在工藝設計中，往(wǎng)往💃沒有考慮前端(duan)阻流器的類型和(he)阻流件與孔闆間(jian)的距離,而将🚶流動(dong)調整器與孔闆間(jiān)的距離都簡化爲(wèi)13倍計量管内徑,或(huò)者直接将流動調(diao)整器與上遊計量(liang)管連接🐅。按照GB/T21446- 2008相對(duì)于🐉不同的阻流件(jiàn)及其與孔闆間的(de)距離，流動調💯整器(qi)與孔闆間的距離(li)應符合表2規定。

　　表(biao)2的數據時在通過(guo)大量實驗的基礎(chǔ)上得出的數據,是(shì)标準孔闆流量計(ji)準确測量的前提(ti)。如不嚴格執行☎️表(biao)2的💚技術要求，将會(huì)對測量結果産生(shēng)附加不确定度,其(qi)影響程度隻有通(tōng)過在線校準評估(gū)。
1.5 計量系統組件的(de)影響
　　标準孔闆流(liú)量計要實現對天(tian)然氣流量的測量(liang),除了🏃‍♀️節流裝置🐕外(wai)還需要配備二次(cì)儀表、流量計算機(jī)以及🥰信号處理與(yǔ)采😄集設備,其計量(liang)系統組成如圖1。

　　從圖1可以看(kan)出，節流裝置隻是(shì)産生差壓，要測量(liàng)天然氣的👅流量⛹🏻‍♀️必(bi)須依靠壓力、 差壓(ya)變送器 、 溫度變送(sòng)器 、密度傳感器等(deng)二次儀表測量相(xiang)應的參數并經信(xìn)号⭐隔離、采集和轉(zhuan)換後輸人流量計(jì)算機進行計算🎯。因(yin)此🤟二次儀表、信号(hao)隔離器的精度等(deng)級和性能以及流(liú)量計算機的流量(liang)計算方💛法,都會對(dui)天然氣的流量測(ce)量結果直接的影(ying)響。在🔞進行計量系(xì)統設計時由于對(dui)二次儀表及信号(hao)隔離器的精度等(deng)級選擇過低,最終(zhong)導緻天然氣的測(ce)量精度超出規❓定(dìng)的範圍。根據GB/T18603 - 2014的規(guī)定在不同測量等(deng)級的計量系統中(zhong)二次儀表的精度(du)等👉級應符合表3要(yào)求。

　　另外流量計算(suàn)機的計算模型編(bian)程方法、數據采集(jí)周期、累計✏️算法也(ye)會對最終的測量(liang)結果産生影響。
2安(an)裝上的影響因素(sù)
2.1節流裝置及前後(hòu)直管段安裝影響(xiang)因素
　　标準孔闆流(liú)量計的測量公式(shi)中的流出系數c是(shì)在嚴格的試驗條(tiao)件下得出的,現場(chang)的安裝必須嚴格(ge)按照GB/T21446 -2008執行🏃🏻‍♂️，才能确(que)保流出系數c不發(fā)生變化。标準孔闆(pǎn)流量計的調㊙️整器(qi)、計量管、節流裝置(zhi)等都通過法蘭連(lian)接,在安裝是容易(yì)出現各個部件不(bú)同心，導緻💰孔闆中(zhong)心和計量管軸線(xiàn)不在同一直線上(shàng)或孔闆端面與軸(zhóu)線不垂直。GB/T21446 -2008要求孔(kǒng)闆♈與軸線傾斜度(dù)不得超過1°,如果超(chao)過允許範圍會使(shǐ)測量結果偏小。通(tōng)過現🈲場試驗當孔(kong)闆傾斜度超過1°時(shi),測量誤🔴差随β的增(zēng)大而增大,最大可(ke)達-3.5%
2.2二次儀表安裝(zhuang)影響因素
(1)壓力、差(chà)壓變送器的導壓(yā)管彎管半徑過小(xiǎo)，管道坡度不夠,會(huì)造⛱️成壓力、 差壓波(bō)動失真。鉑電阻安(ān)裝方向不對或插(cha)入深度不符合要(yao)求，會造成溫度測(cè)量♈誤差。這些會導(dǎo)💁緻因壓力、差壓、溫(wen)度測量誤差而影(yǐng)響天然氣測量結(jié)果的精度。
(2)在标準(zhǔn)孔闆流量計計量(liàng)系統中，現場變送(sòng)器與信号隔離器(qì)之🙇‍♀️間都采用 屏蔽(bì)電纜 連接。屏蔽層(céng)應在控制端與工(gōng)作接地連接,現場(chang)端浮空。一些計量(liàng)系統錯誤的采用(yong)兩端都與工作接(jie)地連🏃🏻‍♂️接,或直接将(jiāng)屏♈蔽層♊與防雷接(jiē)地連接。這些錯🌂誤(wù)連接不但起不到(dao)防電磁幹擾的作(zuo)用，反而會在屏蔽(bì)層的✍️兩端形成電(diàn)勢差,引起變送器(qì)測量信号⭐的傳輸(shū)誤差。
3使用維護的(de)影響因素
(1)天然氣(qì)中管道中積聚液(ye)态水或是在工藝(yì)中使用壓縮機加(jiā)壓，都會引發天然(rán)氣流體脈動流。脈(mò)動流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻會引🐪起壓力(lì)和差壓的呈周期(qi)性的突變,使壓力(lì)、差壓測量不準确(què)。在運行中難免會(hui)在孔💔闆、計量管、導(dǎo)🏃🏻‍♂️壓管内沉積粉塵(chen)和積液。由于天然(rán)氣的連續沖蝕🔞，計(ji)量管内壁、孔闆的(de)粗糙度增大。這些(xie)因素都會導🤩緻測(ce)量結果偏差。
(2)在使(shi)用中注重對二次(cì)儀表的校驗,忽視(shì)了對節流裝置、孔(kǒng)闆的檢查和信号(hào)隔離器的校驗。計(ji)量系統作爲一個(ge)整體,其中🌈任何一(yī)個環節出現誤差(chà)都會導緻天⛹🏻‍♀️然氣(qì)的測量誤差。
(3)目前(qián)多數标準孔闆流(liú)量計計量系統采(cai)用離線氣質分析(xī)，一🔴個月或一個季(jì)度進行一次采樣(yang)分析，并将分析結(jie)果輸人流量計算(suan)機用于流量計算(suàn)。而現場天然氣其(qi)組分是在不斷變(biàn)化的,這種離線分(fen)析的方式必然會(huì)對測📞量結果産生(shēng)影響。
4應對措施
4.1在(zài)設計上簡化工藝(yì)流程,保證前端直(zhí)管段的長度,流動(dong)調整器要嚴格按(an)規定的位置設計(jì)在滿足流量的☎️情(qíng)況下采用小♌計量(liang)管和較小的β值,以(yi)犧牲一定的壓力(lì)來确保前端直管(guan)段長度和🏃🏻天然氣(qì)流态符合規範要(yào)求。嚴格執行先計(ji)量後調壓的流程(chéng),避🔱免計量受調壓(ya)的影響。計量儀表(biao)應由計量工程師(shi)根據流量、壓力🚶等(děng)參數選擇,使其精(jing)度等級、量程和👉性(xing)能滿足測量要求(qiu)。
4.2安裝是确保标準(zhǔn)孔闆流量計測量(liang)準确的重要保⛱️證(zheng)
　　安裝時重點控制(zhì)孔闆、計量管的同(tong)心度。用于與計量(liang)管連接的管道要(yao)嚴格檢查内壁粗(cu)糙度和内徑🛀🏻是否(fou)符合要求。加強⭐二(er)次儀表安裝、布線(xian)控制,避免二次儀(yi)表引人誤差的影(ying)響因素。
4.3 對天然氣(qì)進行除塵、脫水處(chu)理,減少粉塵、液态(tai)水對測量結果的(de)影響
　　在工藝上設(she)置進站緩沖設備(bèi)，消除流體的脈動(dòng)。定期對孔闆🚶、節流(liú)裝置、二次儀表進(jìn)行檢查維護,根據(ju)流量🚩适時♻️調整孔(kǒng)闆孔徑,根據計量(liang)管、孔闆的粗糙度(du),對流出系數進行(hang)修正。定期校驗時(shi)既要對二次儀表(biao)隔離器進行單獨(du)校驗，又要對整個(gè)☀️計量系統✨進行聯(lian)校，以确保測量結(jié)果的準确。縮短氣(qì)質采樣分析周期(qi),盡量🚶‍♀️減少因氣質(zhì)參數引起的測量(liang)誤差。對于大流量(liang)及重要測量點應(ying)進行周期性的在(zài)線校準，檢查計量(liang)系統👄是否符合技(jì)術要求,實際不确(que)定度超出技術要(yào)求時應進行在線(xian)校準系數修正🔴。
5結(jie)束語
　　随着二次儀(yí)表的應用,因二次(ci)儀表測量誤差造(zào)成的影響越來💔越(yue)小，流量計算機的(de)應用,使流量計算(suàn)變得快捷準确，避(bi)免了人🏃🏻‍♂️工計算流(liú)量的誤差。标準孔(kǒng)闆流量計測量的(de)先決條件是流體(ti)爲充分發展的紊(wěn)流狀态的單相流(liú)，流速在管道内沿(yan)軸線均勻對稱分(fèn)布。其流出系數也(yě)是假定流體✌️雷諾(nuò)數大于💁10°,且孔闆前(qian)端有很長的直管(guan)段的試驗條件下(xià)✏️得出.的。由此可見(jiàn)天然氣的流态、管(guǎn)徑雷諾數以及前(qián)端🏒直管段長度對(dui)測量結果的精度(dù)起至關❗重要的作(zuo)用,在實踐中應重(zhong)點考慮這三個方(fāng)面的要求。

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