摘要.标準(zhun)孔闆流量計 是(shì)一種非常成熟(shu)的流量計，在多(duo)年的試驗和使(shǐ)用過程中積累(lei)了大量的數據(jù)和經驗，以其耐(nai)高壓，安裝使♋用(yòng)維護方‼️便等🍓諸(zhu)多🙇🏻優點在我國(guó)天然氣計量中(zhong)占有主導地位(wèi)。孔闆流量計的(de)在應用中誤差(cha)來源加以識别(bie)，分析了誤差産(chǎn)生原因，并針對(dui)現場實際情況(kuàng)，提出了控制措(cuo)施。
　　 天然氣流量(liàng)計 量已經成爲(wei)天然氣工業生(sheng)産發展的重要(yao)組成部分，天然(ran)氣流量計量儀(yí)表品種很多，其(qí)中孔闆流量計(jì)自20世紀🌍70年代引(yǐn)入我國使用，逐(zhu)步在天然氣流(liu)量計量中獲得(dé)了廣泛應用，到(dào)目前爲止，孔闆(pǎn)流量計❌在我國(guó)天然氣計量中(zhōng)仍然占🔞有主導(dǎo)地位。标準孔♈闆(pǎn)流量計最主要(yào)的優點是耐高(gao)壓，安裝使用維(wéi)護方便，對介質(zhì)潔淨程度的要(yào)求也不高，可與(yu)電子儀表和機(ji)械儀表單獨配(pèi)套♈，在多年的試(shì)驗和使用過程(cheng)中積累了大量(liàng)的🌍數據和經驗(yan)，是一🏃🏻種非常成(chéng)熟的流量計。但(dàn)是，由于組成測(ce)量系統的組成(chéng)環👄節較多，影響(xiǎng)孔闆計量精度(du)的因素很多，現(xiàn)就孔闆流量🐪計(ji)的誤差來💰源加(jia)以分析，并針對(duì)誤差來源，在實(shi)際應用中采取(qu)相應措施，以🔴提(tí)高計🈲量精度。
1孔(kong)闆流量計的組(zǔ)成和原理
1.1孔闆(pǎn)流量計的組成(chéng)
　　标準孔闆流量(liàng)計由截流裝置(zhi)，信号引線和二(èr)次儀表系統組(zu)成💜。其中節流裝(zhuang)置是使管道中(zhōng)流體産生🏃🏻‍♂️靜壓(ya)🆚力差🎯的裝⁉️置，主(zhǔ)要由标準孔闆(pǎn)，取壓裝置和上(shàng)下遊直管段組(zu)🛀🏻成。
1.2基本原理
　　充(chōng)滿管道的流體(ti)，當它流經管道(dao)内的節流件時(shi)，如圖所示，流速(sù)将在節流件處(chù)形成局部收縮(suo)，因而流速增加(jia)，靜壓力降低，于(yu)是在節流件前(qian)後便産生了壓(yā)差。流體流量愈(yu)大，産生的壓差(chà)愈大，這樣依據(jù)壓差來衡量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流(liú)量的大小。如圖(tu)1所示。

2孔闆流量(liàng)計的計算方法(fǎ)和參數變量分(fen)析
　　這種測量方(fāng)法是以流動連(lian)續性方程（質量(liàng)守恒定律）和✌️伯(bó)努利方程（能量(liang)守恒定律）爲基(ji)礎的。
2.1流量計算(suan)公式
　　根據《天然(ran)氣流量的标準(zhǔn)孔闆計量方法(fa)》（SY/6143-2004）給出的天然氣(qì)在标準參比條(tiao)件下的體積流(liú)量計算實用公(gong)式：

式中：Qvn爲天然(rán)氣在标準參比(bi)條件下的體積(jī)流量；
Avn爲體積流(liu)量計算系數；
C爲(wei)流出系數；
E爲漸(jian)進速度系數；
d爲(wèi)孔闆開孔直徑(jìng)；
FG爲相對密度系(xì)數；
ε爲可膨脹系(xì)數；
FT爲超壓縮系(xi)數；
FZ爲流動溫度(dù)系數；
P1爲孔闆上(shang)遊側取壓孔氣(qi)流絕對靜壓；
△P爲(wèi)氣流流經孔闆(pan)時産生的差壓(yā)。
2.2由參數的确定(ding)分析流量測量(liang)的誤差源
1）Avn确定(ding)方法：視采用的(de)計量單位而定(ding)
秒體積流量（m3/s）Avn：=3.1795×10-6；
小(xiao)時體積流量（m3/h）Avn：=0.011446；
日(rì)體積流量（m3/d）Avn：=0.27471。
2）C确定(ding)方法：裏德-哈利(li)斯/加拉赫（Reader-Harris/Gallagher）公式(shì)
C=0.5961+0.0261β2-0.216β8+0.000521（106β/ReD）0.7+（0.0188+0.0063A）β3.5（106/ReD）0.3+（0.043+0.080e-10L1-0.123e-7L1）（1-0.11A）β4/（1-β4）-0.031（M'2-1.120.8M'）β1.3在D＜71.12mm情況下，上述(shu)公式應加上下(xià)列數項+0.011（0.75-β）（2.8-D/25.4）（D:mm）
式中：β=d/D——直(zhi)徑比；
ReD與D有關的(de)雷諾數；
A=（19000β/ReD）0.8
M'2=2L'2/（1-β）
L1=l1/D——孔闆上(shàng)遊端面到上遊(yóu)取壓口的距離(lí)除以管道直徑(jing)的商；
L'2=l'2/D——孔闆下遊(yóu)端面到下遊取(qu)壓口的距離除(chu)以管道直徑🤩的(de)商（符号💜L'2表示自(zì)孔闆下遊端面(miàn)爲起始位置的(de)♉有關下遊❌間距(ju)，而L2表示自🏃🏻‍♂️孔闆(pǎn)上遊端面爲起(qi)始位置的有關(guan)下遊間距）；
D——mm；
對于(yu)角接取壓法　　L1=L'2=0;
對(duì)于D和D/2取壓法　　L1=1，L2=0.47；
對(duì)于法蘭取壓法(fa)　　L1=L'2=25.4/D
3）ε的确定方法
ε=1-（0.351+0.256β4+0.93β8）[1-（P2/P1）κ]
（1）涉(shè)及到的中間變(biàn)量
κ爲等熵指數(shu)，等熵指數是壓(ya)力和溫度的函(hán)數，必要時采用(yong)κ=1.3
P2爲孔闆下遊側(cè)絕對靜壓P2=P1-△P。
（2）涉及(ji)到的獨立變量(liàng)
P1爲孔闆上遊側(ce)絕對靜壓；
△P爲差(cha)壓，計量儀表的(de)實測值。
4）d的确定(dìng)方法
d=d20[1+λd（t1-t20）]
（1）涉及到的(de)中間變量
λd孔闆(pan)材料在20℃~t1範圍内(nèi)的線膨脹系數(shu)，根據孔闆材料(liao)爲确定值
（2）涉及(jí)到的獨立變量(liàng)
d20爲孔闆開孔在(zai)20℃下的實測值t1爲(wei)天然氣流過節(jiē)流裝置時的實(shi)測氣流溫度。
5）E确(què)定方法

（1）涉及到(dao)的中間變量
β=d/D
（2）涉(shè)及到的獨立變(biàn)量
d20爲孔闆開孔(kong)在20℃下的實測值(zhi)；
D20爲管道在20℃下的(de)實測值。
6）FG的确定(ding)方法

（1）涉及到的(de)中間變量
Gr——氣體(ti)的真實相對密(mì)度；
（2）涉及到的獨(du)立變量
天然氣(qi)的摩爾組分值(zhí)
7）FT的确定方法

（1）涉(shè)及到的中間變(biàn)量
T1=t1+273.15
（2）涉及到的獨(dú)立變量
t1-_氣體的(de)實際測量溫度(du)
8）FZ的确定方法

式(shi)中：
Zn爲然氣在标(biāo)準狀态下的壓(yā)縮因子，
Z1爲然氣(qì)在工作狀态下(xià)的壓縮因子
涉(she)及到的中間變(biàn)量：
　　Zn、Z1這兩個變量(liàng)都可以通過計(ji)算和測量兩種(zhong)方法來确定，可(ke)🔞以遵照标準GB/T17747.2天(tiān)然氣在工作狀(zhuang)态下的壓縮因(yin)子《天然⭐氣壓縮(suō)因子的計算用(yòng)摩爾組成進行(háng)計算》和标❌準GB/T17747.3《天(tiān)然氣壓縮因子(zǐ)的計算用物性(xìng)值計算♻️》來計算(suàn)。壓縮因子和密(mì)度互爲函數關(guan)系，一般隻需測(cè)定一個。
　　由以上(shàng)參數的确定方(fāng)法可以看出，在(zài)參與計算的參(cān)數中，有🌈些是無(wu)法實測的，稱爲(wèi)統計量，例如流(liú)出系數C，可膨⭐脹(zhang)性🌈系數ε，其他的(de)參數都可以通(tong)過測量單獨變(biàn)❓量計算☎️得出，這(zhè)些單獨變量包(bāo)括測量管内徑(jing)d20，孔闆開孔直徑(jìng)D20，差❄️壓△P，天然氣流(liu)動的熱力學溫(wen)度❓t1，天然氣流動(dong)時上遊測的壓(ya)力P1，相對密☁️度，天(tiān)然氣壓㊙️縮因子(zi)。針對這些參數(shu)和變量的性質(zhi)，分析其誤差⭐産(chǎn)生的原因，在實(shi)際應用☂️中，采取(qu)相應的措施，使(shi)天♈然♻️氣計量誤(wu)差得以降低。
3天(tiān)然氣計量誤差(chà)産生的原因分(fen)析
3.1統計量的誤(wù)差分析
1）流出系(xi)數C
　　對于流出系(xi)數C的研究，人們(men)一直沒有停止(zhi)過，通過豐富和(hé)充🆚分的試驗數(shu)據，人們對影響(xiang)流出系數的因(yīn)素有了許多的(de)認識，影響流出(chū)系數偏離的原(yuan)因👄[2]：
（1）儀器本身産(chan)生的誤差
①孔闆(pǎn)入口直角銳利(lì)度超出标準規(guī)定；②管徑尺寸與(yu)計⚽算不符；③孔闆(pǎn)厚度誤差；④節流(liú)件附件産生台(tái)階、偏心；⑤孔闆上(shang)遊端🔞面平度；⑥環(huán)室尺寸産生台(tái)階、偏心；⑦取👉壓位(wèi)置🥵；⑧焊接、焊縫突(tu)出；⑨取壓孔📐加工(gōng)不🐇規範或堵塞(sai)；⑩節流件不同軸(zhou)度。
（2）安裝誤差
　　管(guǎn)線布置的偏離(lí)，管線布置的偏(piān)離造成的安裝(zhuāng)誤差是🆚普遍性(xing)的，其産生的主(zhu)要原因是現場(chang)不能滿足直管(guan)段要求🏃🏻‍♂️的長‼️度(du)。
（3）使用誤差
①孔闆(pan)彎曲(變形)；②上遊(you)測量管沉積髒(zāng)物；③上遊端面沉(chén)積髒✍️物；④孔闆入(rù)口直角邊緣變(bian)鈍、破損；⑤雷諾數(shù)範圍不符🔞合标(biāo)🧡準規定；⑥管㊙️道粗(cū)糙度影響（管道(dào)粗糙度增加、管(guan)道粗糙度變化(huà)）。
2）可膨脹性系數(shu)ε
　　可膨脹性系數(shù)ε是對流體通過(guo)節流件時密度(dù)發生變化而🤩引(yin)起的流出系數(shu)變化的修正，它(tā)的誤差由兩部(bu)分組成：其一爲(wèi)常用流量下ε的(de)誤差，即标準确(que)定值的誤差；其(qi)二爲由于流量(liàng)變化ε值将随之(zhī)波動帶來的誤(wu)差。一般在低靜(jing)壓高差壓情況(kuàng)，ε值有不可忽略(lue)的誤差。當△P/P≤0.04時，ε的(de)誤差🌈可忽略不(bú)計。
3.2實測量誤差(chà)産生的原因
1）d20、D20誤(wu)差産生的原因(yīn)[1]
　　對于δd/d及δD/D的數據(ju)，應是一種在嚴(yán)格的檢定條件(jian)下（人👄員😍、設備、方(fang)法、環境等符合(hé)有關标準），認真(zhēn)按照有關檢定(dìng)規程和技術标(biāo)🍓準的㊙️要求，對新(xīn)制造的或使用(yong)中的孔闆及測(cè)量管進行檢定(ding)時所允許的測(ce)量不确定度，即(jí)δd20/d20≤±0.07％、δD20/D20≤±0.40％（下标20表示檢定(dìng)狀态）。但由于要(yào)考慮現場的實(shi)際工況⛹🏻‍♀️條件，因(yīn)此這種檢定要(yao)求忽略了如下(xià)💰一些影響因素(su)：
（1）未對d20及D20進行實(shí)際工況條件下(xià)的溫度修正；
（2）現(xian)場配備的長度(du)計量器具（如遊(you)标卡尺）往往不(bú)能按期送💰檢👨‍❤️‍👨，現(xian)場計量人員也(yě)未進行長度計(jì)量測試方面☀️的(de)專🍓業培訓；
（3）對在(zai)用中的測量管(guǎn)，幾乎都未考慮(lǜ)腐蝕、變形及積(jī)塵附着等對其(qí)實際内徑産生(shēng)的變化；
（4）由于測(ce)量管内部結構(gou)的特殊性，部分(fèn)目前隻選擇了(le)分别距😍孔闆上(shàng)、下遊端面0D（或0.5D）的(de)兩個截面進行(hang)内徑測量，并🤟将(jiāng)平❓均值刻在銘(ming)牌上供用戶參(cān)考，一般的标準(zhǔn)都要求至少測(cè)量4個截面。
　　這些(xiē)因素導緻了實(shí)際工況條件下(xià)孔闆孔徑及測(ce)量管🍉内徑的測(ce)量不确定度往(wǎng)往會超出标準(zhǔn)規定的範圍，即(jí)δd/d＞±0.07％、δD/D＞±0.40％。
2）P1、△P、t1誤差産生的原(yuán)因
　　這幾個變量(liang)，都屬于二次儀(yí)表測量數據，根(gēn)據這些🧡參數的(de)産生和測量過(guò)程，誤差産生的(de)原因主要有👈以(yi)下幾個方面：
（1）數(shù)據的産生
　　對于(yú)差壓和壓力信(xin)号，正确的取壓(yā)孔及引壓管線(xiàn)的制造⛹🏻‍♀️、安🌈裝☀️及(jí)使用是保證獲(huò)得真實數據的(de)關鍵，這些👈影響(xiang)因素🐪很多⚽是難(nán)以定量或定性(xing)确定的，隻有加(jiā)強制造及安裝(zhuang)的規範化工作(zuo)才能達到目的(de)。對于溫度數據(jù)而言，是否能夠(gòu)💯真實地反映被(bèi)測流⭕體内部的(de)溫😍度是數據真(zhen)實的關鍵，主要(yao)是感溫元❄️件與(yǔ)氣流的接觸是(shi)否良好，包括感(gan)溫頭的安裝位(wei)置、插入深✂️度、方(fang)向以及表㊙️面的(de)清潔程度等[1]。
（2）數(shù)據的測量與傳(chuan)遞
　　儀表選型是(shi)否合适，安裝位(wei)置是否合理，運(yùn)行是否♻️正常都(dōu)是數據測量和(hé)傳遞過程中誤(wu)差産生的原因(yīn)。
3）相對密度，天然(rán)氣壓縮因子誤(wù)差産生的原因(yīn)
　　相對密度，天然(ran)氣壓縮因子都(dōu)屬于氣體的物(wù)性參數㊙️，天然氣(qì)組成分析數據(ju)是用于物性參(cān)數計算，并通過(guo)物性參數😘間接(jiē)影響流量計算(suan)結果。天然氣物(wu)☔性參數測量的(de)精度，取決于天(tian)然氣取樣技術(shù)。天然氣取樣技(ji)術是關系到所(suǒ)取樣🏃‍♂️品是否有(you)代表性總是不(bú)但影響到天然(ran)氣組成分析結(jié)果，也影響到物(wu)性參數的測🌏量(liang)結果。取樣技術(shu)💯由三個因素組(zǔ)成，即取樣點分(fen)布、取樣方式和(hé)取樣周期👈。
（1）取樣(yang)點分布
　　取樣點(dian)的分布決定了(le)所取的天然氣(qì)樣品是否有代(dài)表☁️性。
①對于多氣(qi)源的輸配氣計(ji)量站，可在氣體(ti)入口下遊與流(liú)量計上遊之間(jiān)能使天然氣充(chōng)分混合的彙管(guan)處設置取樣點(diǎn)；②對于單一氣源(yuán)的輸氣計量站(zhan)，可在氣體入口(kǒu)處設☔置取樣點(diǎn)；③對于流量大的(de)用戶，如果用戶(hù)需要，可在流量(liang)計的上遊或下(xià)遊不影響流量(liang)㊙️測量精度的管(guan)道或彙管處設(she)置取樣點。
（2）取樣(yàng)方式
　　取樣方式(shì)有邊連續取樣(yàng)、累積取樣和單(dan)點取樣3種。連續(xu)取樣是與在線(xian)分析相結合的(de)。累積取樣要求(qiú)有控制流入取(qu)樣鋼瓶的流量(liàng)控制裝置，注入(rù)鋼瓶的流量與(yu)鋼瓶㊙️的容積🥵、氣(qi)源壓力、計量點(dian)流量大小和收(shou)集樣品的周期(qi)有關，技術✊比較(jiao)複雜💰。單點取樣(yàng)是最簡單的取(qu)樣方式，在國内(nèi)被廣泛🈲地應用(yong)。
（3）取樣周期
　　對于(yu)連續取樣方式(shì)，取樣周期取決(jué)于在線分析周(zhou)期，在累積取👌樣(yàng)方式中，大多是(shì)一周收集一次(ci)。在單點取樣方(fāng)式中，國外大多(duō)是一天取一次(ci)，國内一般🍓是一(yī)個月或一💋個季(ji)度取一次。
4實際(ji)應用中的控制(zhì)措施
1）節流裝置(zhì)設計，制造和安(an)裝規範化；
2）加強(qiang)對重點設備的(de)檢查維護和保(bǎo)養：
（1）孔闆
檢查内(nei)容包括：
①定期檢(jiǎn)定；
②定期檢查，檢(jiǎn)查内容包括；
③上(shang)遊端面無可見(jian)損傷；
④上遊邊緣(yuán)無卷口，無毛邊(bian)，無目測可見的(de)異常現象當孔(kǒng)闆大于🌏或等于(yú)MM時，目測檢查，将(jiāng)孔闆上遊端面(miàn)傾斜，用日光或(huo)人工光源射向(xiàng)直角入口邊緣(yuán)，邊緣無反射光(guang)束；
⑤下遊邊緣無(wu)毛刺，劃痕和可(ke)見損傷；
⑥定期排(pái)污和清洗。
（2）氣路(lù)
　　主要檢查從孔(kong)闆閥到各個變(bian)送器的氣路是(shì)否有洩漏、堵塞(sai)等現象，氣路中(zhōng)是否有液體存(cún)在，主要是引壓(yā)管的接頭、三通(tong)、針形閥、放空閥(fa)以及三閥組等(deng)各個部位
（3）二次(ci)儀表
　　在保證儀(yí)表選型和精度(du)等級正确的基(ji)礎上，定期對❗儀(yi)表進行🥵維護和(hé)保養。主要包括(kuo)：
①定期檢定；
②檢查(cha)差壓變送器、壓(yā)力變送器的零(líng)點。
（4）流量計算機(ji)
　　主要是對流量(liàng)計算機的數據(ju)采集、參數設置(zhì)及計算的準确(què)性進行檢察，主(zhǔ)要有以下内容(róng)：
①通道的檢查；
②參(can)數設置的檢查(chá)；
③計算精度的檢(jian)查。
　　可通過一些(xie)簡便實用的流(liú)量計算軟件在(zai)相同條件下的(de)計算值與流量(liang)計算機的計量(liàng)值進行對比，分(fen)别計算🌏機組數(shù)據，觀察結果是(shi)否相近。
5結論
　　總(zong)之，隻要從設計(ji)、安裝、使用等方(fang)面都嚴格執行(háng)有關标準，用孔(kǒng)闆流量計計量(liàng)天然氣的精度(dù)将大大提高❓。

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