摘要：孔闆(pǎn)流量計 是(shi)一種廣泛(fan)使用的容(rong)積式流量(liang)計，本文簡(jian)要叙述了(le)孔闆流量(liang)㊙️計的工作(zuò)原理,對孔(kǒng)闆流量計(jì)的計量誤(wù)差及原因(yīn)進行了分(fèn)析并提出(chu)了相應的(de)措施，給工(gōng)程技術人(ren)員提供一(yi)定的幫助(zhù)。
0引言
　　孔闆(pan)流量計結(jie)構簡單，操(cao)作較方便(biàn)，使用技術(shu)成熟，使得(dé)其在管道(dào)計量中得(de)到廣泛應(yīng)用，據統計(ji)，目前孔闆(pan)流量計是(shi)👨‍❤️‍👨我國天然(ran)氣管道計(ji)量用得最(zuì)多的計量(liang)設備，占整(zheng)個貿易計(jì)量的🏃🏻50%左右(yòu)。爲💘了規範(fan)孔闆流量(liàng)計量，國家(jia)專門制定(dìng)了GB2628和SY/T6143計量(liàng)标準，對計(ji)量系⚽統進(jìn)行了說明(míng)和要求，同(tóng)時，也出台(tái)天然氣場(chang)站儀💋表配(pei)備指南，對(duì)計量系統(tong)儀器💃儀表(biao)精度等級(jí)進行了要(yao)求。但是由(yóu)于孔闆流(liu)量計計量(liang)系統的結(jié)構特點,決(jué)定了會産(chǎn)生兩😘種誤(wù)差，一種是(shi)基本誤差(chà)，這是流量(liang)計本🏃🏻身所(suǒ)存在的誤(wu)差，第二種(zhong)是附加誤(wu)差，是由于(yú)流量計在(zai)使用時偏(pian)離了标準(zhun)條件産生(shēng)的。由㊙️于人(rén)爲操作🈲的(de)環節多，且(qiě)天然氣這(zhè)一物質的(de)計量是一(yī)種連續的(de)、不可重複(fu)的計🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量，若(ruo)不加以适(shì)時監控，所(suo)引起的計(jì)量附加誤(wu)差相當大(dà)，尤其當天(tian)然氣㊙️作爲(wei)商品進行(hang)🌈貿易結算(suàn)時，爲供需(xu)雙方帶來(lái)不利影響(xiǎng),本文分析(xi)了産生誤(wu)差的主要(yào)原因，并提(ti)出了相應(ying)的整改措(cuo)施。
1孔闆流(liú)量計的結(jie)構組成及(jí)其測量原(yuán)理
1.1結構組(zǔ)成
　　孔闆流(liu)量測量系(xì)統一般由(yóu)節流裝置(zhì)( 标準孔闆(pǎn) )、 壓力變送(song)器 、 差壓變(bian)送器 、 鉑熱(re)電阻 及其(qí)流量積算(suan)儀組成。其(qí)中孔闆節(jiē)流裝置包(bao)括孔闆、孔(kǒng)闆夾持器(qì)和上下遊(yóu)直管段。其(qí)結構如圖(tú)1所示。

1爲上遊側(cè)第二阻流(liú)件;2爲上遊(you)側第一阻(zǔ)流件;3爲孔(kong)闆和孔㊙️闆(pan)夾持器;4爲(wei)差壓訊号(hao)管路;5爲下(xia)遊側第一(yi)阻流件
1.2測(cè)量原理
　　天(tian)然氣經過(guò)孔闆後，在(zài)孔闆前後(hòu)産生差壓(yā)，實驗結果(guǒ)證明，天然(rán)氣的流量(liàng)和差壓的(de)平方根成(chéng)正比，算出(chu)比例系數(shu)也就測出(chu)了💯流量。
(1) 差(chà)壓式孔闆(pan)流量計 包(bao)括三部分(fen):①現場取壓(ya)部分，包括(kuò)高級孔闆(pan)閥、前後直(zhí)管💋段、導壓(yā)管;②溫度、壓(yā)力、組分補(bǔ)償部分，包(bāo)括現場用(yòng) 溫度變送(song)器 、壓力變(bian)送器、天然(rán)氣組分分(fèn)析儀計量(liàng)的實時數(shù)據;③流量計(jì)♌算部分，指(zhǐ)專用流量(liang)計算機(或(huo)計算儀)所(suo)安裝的計(ji)量标準🔆程(cheng)序⛱️。(2)在實際(ji)應用過程(cheng)中，當充滿(mǎn)管道的流(liu)體流經管(guǎn)道内的節(jie)流件時，如(ru)圖2所示。

　　流(liu)線将在節(jiē)流件處形(xing)成局部收(shōu)縮，因而流(liu)速增加，靜(jing)壓力降🆚低(di)，于是在節(jie)流件前後(hòu)便産生了(le)壓差。流體(tǐ)流量愈大(dà)，産生的壓(ya)差愈大，這(zhe)樣可依據(ju)壓差來衡(héng)量流量的(de)大✂️小。這種(zhong)計量方法(fǎ)是以流動(dòng)連續性方(fāng)程(質量守(shǒu)恒定律)和(he)伯努利方(fāng)程(能量守(shǒu)恒定律)爲(wèi)基礎的。壓(yā)差的大小(xiǎo)不僅與流(liu)量還與其(qi)他許多因(yīn)素有關，例(lì)如當節流(liu)裝置形🌍式(shì)或管道内(nèi)流體的物(wù)理性質(密(mì)度、粘度)不(bu)同時，在同(tong)樣大小的(de)流量下産(chan)生的壓差(chà)也是不同(tong)的。以伯努(nǔ)利方程式(shì)和流體流(liu)動的連續(xù)性方程式(shì)🔱爲依據，天(tiān)然氣流量(liàng)計算公式(shì)爲：

　　根據氣(qi)體易壓縮(suō)、密度差異(yi)大、受溫度(dù)影響特點(dian)，得🔴出天🍉然(rán)氣流🔱量計(jì)量的實用(yòng)公式是:

　　其(qi)中:Qn爲标準(zhǔn)狀态下氣(qi)體體積流(liú)量;Ah爲常數(shù),标況下爲(wei)0.008686;α0爲✔️特🙇‍♀️定流(liu)量系數;γre爲(wèi)計量管内(nèi)壁流量修(xiū)正系數;bk爲(wei)孔🥰闆入口(kǒu)邊🧡緣銳利(li)度修正系(xi)數;Fr爲雷諾(nuo)數修正系(xì)數;ε爲🌏氣體(tǐ)膨脹系數(shù)🥰;d爲孔闆在(zai)20℃下實測的(de)開孔口徑(jing);Fa爲孔闆熱(rè)膨脹修正(zheng)系數;Fg爲天(tiān)然氣相♋對(dui)密度修🔞正(zheng)系數;Fz爲超(chāo)壓縮系數(shù);Ft爲流體流(liu)動溫度修(xiū)正系數;P1爲(wei)孔闆上遊(you)側絕對壓(ya)力;hw爲氣體(tǐ)流過孔闆(pan)時的差壓(yā)。
2誤差因素(sù)分析及技(jì)術要求
2.1基(jī)本誤差
(1)由(you)計量裝置(zhì)本身精确(què)度所決定(ding)的誤差。由(you)于孔闆流(liu)量計測得(de)的流量是(shi)根據差壓(yā)信号間接(jie)求得的。從(cong)公式可以(yi)看出，影響(xiǎng)計量精确(que)度的主要(yao)因素是α、F、ε等(deng)值。必須保(bao)持💚α、F、ε均爲恒(héng)定值,才能(néng)達到差壓(yā)和流量之(zhī)間有恒定(dìng)的對應📞關(guan)系。但在實(shi)際生産中(zhōng)，α、F、ε都與某🏃🏻‍♂️些(xie)因素有關(guan)，特别是流(liu)量系數α，它(tā)是一個影(ying)響因素複(fú)雜，變化範(fàn)圍大的重(zhong)要系數，如(rú)果在計量(liàng)過程中不(bu)能保證α爲(wèi)恒定值，則(ze)計量誤差(cha)将會較大(dà)。
　　從資料和(hé)實驗證明(míng)，流量系數(shù)α值與取壓(yā)點位置、孔(kǒng)闆的開💜孔(kǒng)截面積和(hé)管道截面(miàn)積比(m=d2/D2)、雷諾(nuo)數、管壁粗(cū)糙度⁉️、孔闆(pǎn)入口邊緣(yuan)尖銳❗度有(yǒu)關。所以，标(biāo)準孔闆的(de)選用應符(fu)合下列技(jì)術要求:
孔(kǒng)闆相對于(yu)開孔直徑(jing)d的軸線中(zhōng)心對稱;
孔(kǒng)闆上遊端(duān)面A應于下(xia)遊端面B平(píng)行，并且與(yǔ)開孔直徑(jing)d的🚶軸㊙️線垂(chui)直;
孔闆A面(miàn)、B面應無可(ke)見的損傷(shāng);
孔闆開孔(kǒng)直徑d的上(shang)遊測直角(jiǎo)入口邊緣(yuan)G應銳利,無(wu)毛刺和劃(hua)痕。
孔闆開(kāi)孔直徑d的(de)内圓柱表(biao)面長度e應(ying)符合:0.005D≤e≤0.02D;
孔闆(pan)的厚度應(ying)符合:e≤F≤0.005D;
孔闆(pǎn)下遊側出(chu)口邊緣H和(hé)孔闆開孔(kong)圓柱形下(xià)遊側出口(kou)邊❓緣I應無(wu)毛刺、劃痕(hen)和可見損(sǔn)傷;
　　标準孔(kǒng)闆在使用(yòng)過程中,會(hui)由于天然(ran)氣的侵蝕(shí)而産生變(biàn)形,從而引(yin)起流量系(xì)數增大而(er)産生計量(liàng)誤差。因🐇此(ci)孔闆的材(cai)質也是保(bǎo)證孔闆工(gōng)作可靠和(he)計量準确(què)🐉的一個🔴因(yin)素。用于天(tiān)然氣計量(liang)的孔闆采(cai)制㊙️一般爲(wei):Cr17、Cr18Ni9TiC以及其他(tā)耐酸鋼。
(2)變(biàn)送器和流(liu)量顯示儀(yí)表的精确(que)度對整套(tào)流量計🌈系(xì)統的精确(que)☂️度也很重(zhong)要。目前，變(biàn)送器大多(duo)數采用的(de)都🏒是4～20mA信号(hào)，顯示儀表(biǎo)采用數字(zì)信号，隻要(yào)變送器現(xiàn)場安裝和(hé)系統接地(dì)沒有問🌈題(ti)，整個系統(tǒng)誤差不♈會(hui)受到影響(xiǎng)。
(3)流量積算(suan)部分之間(jiān)的誤差，當(dang)溫度、壓力(lì)、差壓、組分(fèn)❌等數💜據🈲傳(chuán)到❌流量積(ji)算器後，積(ji)算器結合(hé)已經輸入(rù)的節流裝(zhuāng)置基本信(xìn)息計算流(liú)量，積算器(qì)所安裝的(de)計量标準(zhǔn)程序主要(yao)有SY/T6143标準、AGA3标(biao)準、ISO5167标準，在(zai)計量參數(shu)一緻的情(qing)✨況下，通過(guo)🚩幾個标準(zhun)換算出的(de)中間參數(shu)和最終的(de)計📱量結果(guǒ)不超過萬(wàn)分之一👣。
2.2附(fù)加誤差
　　如(ru)果孔闆流(liú)量計的制(zhì)造、選型都(dou)嚴格按照(zhào)标準執行(háng)，而在安裝(zhuang)和使用過(guò)程中，沒有(you)嚴格遵守(shǒu)技術要求(qiu)執行，就😍會(huì)造成誤差(cha)，這種誤差(cha)的大小是(shi)無法估計(ji)的。但☁️是通(tong)過對造成(cheng)誤差因素(su)的分析，可(kě)以将誤差(chà)降低。
孔闆(pǎn)計量系統(tǒng)安裝使用(yòng)時，必須符(fu)合下列技(jì)術要求:
(1)孔(kǒng)闆安裝時(shí)，他的開孔(kǒng)中心和管(guan)道中心軸(zhóu)線同心，而(er)且它的端(duan)面與管道(dao)軸線垂直(zhi)。
(2)孔闆上下(xia)遊側取壓(ya)孔軸線符(fú)合距孔闆(pǎn)上下遊端(duan)✂️面的💛距離(lí)爲25.4±0.8mm的要求(qiu)(目前國内(nèi)絕大部分(fen)取壓方式(shì)采用法蘭(lan)取壓)。
(3)取壓(ya)孔的軸線(xian)應與孔闆(pan)上下遊側(cè)2D計量管長(zhang)度的✍️内圓(yuan)柱的軸線(xian)垂直，取壓(ya)孔的軸線(xiàn)與孔闆兩(liang)端面向外(wài)🛀🏻傾斜角的(de)夾角不大(dà)于3度。取壓(yā)孔直徑不(bú)應大🐕于0.08D。
(4)孔(kǒng)闆安裝需(xu)要前後直(zhi)管段，直管(guan)段的長度(dù)必須滿足(zu)👌标準要求(qiu)，必要時安(ān)裝整流器(qì)。
(5)導壓管應(yīng)采用耐腐(fu)蝕材料，其(qí)内徑不小(xiǎo)于6mm，長度最(zuì)好在16mm以🎯内(nei)，導壓管應(yīng)垂直或傾(qīng)斜敷設，起(qi)傾斜度不(bú)小于1:12。
(6)計量(liang)氣體溫度(du)的溫度計(ji)最好安裝(zhuang)在孔闆下(xia)遊側直👣管(guan)段以外的(de)地方，計算(suàn)氣量時應(yīng)将此時所(suǒ)測的氣流(liú)溫度換算(suan)成孔闆上(shang)遊側的氣(qì)流溫度，如(rú)果溫👄度計(jì)安裝在孔(kong)闆上遊側(cè)，則溫度計(ji)套管與孔(kong)闆之間的(de)直管段長(zhang)度L應滿足(zu)下列規定(ding):當溫度計(jì)套管直徑(jìng)不大于0.03D時(shí)(D爲計量管(guan)内徑)，L≥5D;當溫(wen)度計套管(guǎn)直徑在0.03D至(zhì)0.13D範圍内時(shi)(D爲計量管(guan)内徑)，L≥20D。
2.3其他(tā)方面的差(chà)
（1）儀器本身(shen)産生的誤(wu)差
　　孔闆入(ru)口直角銳(ruì)利度超出(chu)标準規定(ding)；管徑尺寸(cun)與計算不(bu)符；孔闆厚(hou)度誤差；節(jie)流件附件(jiàn)産生台階(jie)、偏心；孔闆(pǎn)上㊙️遊端面(miàn)不平整♊度(dù)；環室尺寸(cùn)産生台階(jiē)、偏心；取壓(yā)位置不符(fú)合标準；焊(han)接🤟、焊縫突(tu)出；取壓孔(kǒng)加♊工不規(guī)範或堵塞(sai)；節流件不(bú)同軸度。
（2）安(ān)裝誤差
　　管(guǎn)線布置的(de)偏離及取(qǔ)壓管産生(shēng)積液，溫度(dù)傳感器💚測(ce)溫元💔件距(jù)離裝置較(jiào)遠，其主要(yao)原因是裝(zhuāng)置前後直(zhí)管段長👄度(dù)不能滿足(zu)标準要求(qiu)。
（3）使用誤差(chà)
　　孔闆彎曲(qǔ)、變形及上(shàng)遊端面沉(chén)積髒物；上(shàng)遊取壓管(guǎn)沉積髒物(wu)；孔闆入口(kǒu)直角邊緣(yuán)變鈍、破損(sun)。
3解決天然(rán)氣孔闆計(jì)量問題的(de)途徑
3.1依據(ju)标準,加強(qiang)儀表的安(ān)裝、使用、維(wéi)護等管理(lǐ),消除人爲(wèi)誤差
　　孔闆(pan)流量計易(yì)于偏離标(biao)準的原因(yīn)，在于儀表(biǎo)本身的🥵工(gong)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻作原理👄與(yǔ)結構特點(dian)，儀器自身(shen)誤差是制(zhi)造時産生(sheng)的，安裝和(he)使用誤差(chà)則是在安(ān)裝時或長(zhǎng)期使用中(zhong)由于流體(tǐ)介質腐🆚蝕(shí)和磨損等(deng)：天然氣計(jì)量中的存(cún)在問題及(jí)解決方法(fa)腐蝕♉、磨損(sun)、沾污等造(zao)成的。因此(cǐ)，應嚴格按(àn)技術要求(qiú)💋安裝流量(liàng)計量系統(tong)，消除安裝(zhuāng)誤差。在使(shǐ)用過程中(zhong)，操作人員(yuan)應做好系(xi)✍️統的檢修(xiu)、維護、保養(yǎng)工作，延長(zhang)其使用壽(shou)命，減小計(ji)量誤差。同(tong)時，在實際(ji)應用🔴中應(ying)強化宣貫(guan)徹SY/T6143-2004标準力(lì)度，标準在(zài)附錄《節流(liú)裝置在使(shi)用中📧出現(xiàn)部分偏離(li)标準🍉規定(dìng)的處理》中(zhong)規定，在實(shí)際應用中(zhōng)采取在流(liú)出系數C中(zhōng)增加二個(ge)修正系數(shu)，即孔闆入(ru)口尖銳度(du)修正系數(shu)和管壁粗(cū)糙修正系(xi)數，或者采(cai)用可換孔(kong)闆節流裝(zhuāng)置。因此在(zài)天然氣計(jì)量的實際(jì)應用中應(ying)深入研究(jiu)，正确掌握(wo)🌈标準内容(rong)，嚴格按标(biāo)⚽準規定安(ān)裝、使💋用、處(chu)理數據，确(què)保天🧑🏾‍🤝‍🧑🏼然氣(qi)流量計量(liàng)的準确度(du)滿足生産(chan)經營要求(qiú)。
3.2正确選用(yòng)配套的儀(yí)表
(1)測量天(tiān)然氣流量(liang)的标準孔(kong)闆節流裝(zhuāng)置的制作(zuo)應符🤩合标(biāo)準要求，配(pèi)套的壓力(li)、差壓及Pt100鉑(bo)熱電阻的(de)型号、準确(que)度📧和量🤩程(cheng)應與現❄️場(chang)工況條件(jiàn)相匹配，尤(yóu)其是流量(liang)積算儀🌂或(huò)計算☀️機系(xi)統💚配套軟(ruan)件及計量(liàng)模‼️型，應等(děng)同🔴采用SY/T6143-2004标(biao)準的計算(suan)公式，或近(jin)AGAReportNo.3最新版本(ben)。
(2)孔闆流量(liang)計測量範(fàn)圍(量程比(bǐ))較窄，一般(ban)爲3∶1或4∶1，但可(kě)以♌在😍孔徑(jing)比0:1≤β≤0:75範圍内(nèi)通過調整(zhěng)标準孔闆(pan)的内徑來(lai)擴大量程(chéng)。但要選擇(zé)☎️較寬量程(cheng)比的壓力(lì)和差壓變(bian)送器，智能(neng)積算系統(tong)能輸入組(zǔ)份實時計(jì)算C值。
(3)現場(chang)安裝條件(jiàn)要求高，往(wang)往無法滿(mǎn)足天然氣(qi)管網輸⭕配(pei)氣計量寬(kuān)量程的需(xu)要。孔闆銳(ruì)角邊的磨(mó)損、結垢等(děng)因素均會(huì)影響計量(liang)🌐精度。需要(yào)經常檢查(chá)、清洗孔闆(pan)。用于貿易(yì)交接計量(liàng)的測量天(tiān)然氣流量(liang)和标準孔(kong)闆、壓力和(he)差壓變送(sòng)器、溫度變(bian)送器和氣(qì)相色譜儀(yi)等配套器(qi)具,需按期(qī)檢定。
3.3引用(yong)國外先進(jin)技術，加快(kuài)新型流量(liàng)計的開發(fa)
　　天然氣是(shì)21世紀日益(yi)重要的一(yī)次性能源(yuan)，在天然氣(qi)國際📧貿易(yì)中，能量計(ji)量幾乎已(yǐ)全面取代(dài)傳統的體(tǐ)積計量，而(er)我國目前(qian)仍采用天(tian)然氣體積(ji)計量方式(shì)。爲了盡快(kuài)與國際接(jiē)軌，引進、消(xiao)化、吸收近(jìn)幾年發展(zhǎn)起來的天(tiān)然氣計量(liang)新技術成(chéng)爲當務之(zhi)急，使用單(dan)位可以與(yǔ)各科研究(jiū)院所聯合(he)攻關，開展(zhǎn)天然氣能(néng)量計量的(de)試驗工作(zuò)，并在此基(ji)礎上加快(kuài)技術❄️裝備(bèi)、計量儀表(biǎo)☎️和計算方(fang)法的标準(zhun)化建🔞設步(bu)伐。爲了加(jiā)快試驗開(kai)發的進度(dù)🔆，建議引進(jìn)國外先進(jìn)的在線氣(qì)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻相色譜系(xì)統和流量(liang)計🔴算機，在(zài)❌消化引進(jin)技術✏️的基(jī)礎上發展(zhǎn)适合我國(guó)國情的天(tian)然氣能量(liang)計量系統(tong)。
4結論
　　影響(xiǎng)孔闆流量(liang)計的計量(liàng)誤差因素(sù)很多，如天(tian)然氣的組(zu)分影響、管(guan)道粗糙的(de)影響、上下(xià)遊用戶計(jì)量方式不(bu)同等等。因(yīn)👉此，不僅要(yao)解決上述(shù)的幾個問(wen)題，而🐕且還(hái)要🈲改進工(gong)💞藝流程，加(jiā)強計量監(jiān)督檢查，提(tí)升計量人(rén)員的🔞業務(wù)水平，熟悉(xī)計量法律(lǜ)法規💃🏻及計(jì)量交☂️接協(xié)議的規🏃‍♂️定(ding)。隻有這樣(yàng)，才能消除(chú)流🐅量計的(de)計量附加(jia)誤差，提高(gāo)标準孔闆(pan)流量計的(de)計量準确(que)性。

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