摘要：随着(zhe)世界天然氣工(gong)業的迅速發展(zhan)，天然氣貿易的(de)頻🏃🏻繁，對天然氣(qì)的準确計量要(yao)求越來越高。目(mù)前國内孔闆流(liu)量計 占90%以上，而(ér)影響該流量計(ji) 計量精度的因(yin)素很多，包括流(liú)體特性、儀表性(xing)能、安裝♻️、環🈲境條(tiáo)件㊙️等方面，要解(jie)決或減少這些(xie)影響因素，必須(xū)🆚加強管理、正确(que)選用儀表及加(jia)強技術培訓，提(ti)💚高人員素質。
1前(qián)言
　　天然氣在世(shi)界能源結構中(zhong)所占的比例不(bú)斷上升☔，據統計(ji)1970年爲17.7%，1980年爲18.8%，1990年爲(wei)21.5%，2000年爲22.3%，預計2010年爲(wei)24.3%。目前天然氣的(de)年🤟産量已達到(dào)2.3×104億m3左右🔆。天然氣(qì)的産區與其消(xiāo)費地區之間的(de)距離就決定了(le)此🤩項能源的國(guó)際貿易量頗大(dà)，20世紀90年代以來(lai)此數字🔞不斷上(shàng)升，現已達到👈4200億(yi)m3/a，其中75%以上由管(guǎn)道輸送，其餘則(ze)爲液化天然氣(qì)。我國是天然氣(qì)🛀🏻資源豐富的國(guo)家之一，天然氣(qì)遠景儲量約達(da)38×104億m3，其中陸上占(zhan)79%，海上占21%。天然氣(qi)的生産、利用過(guo)程是一個流程(chéng)複📞雜、規模大、速(sù)度快且💜連續運(yùn)行的系統。在這(zhe)個系統中，無論(lun)是在井場、集氣(qi)站、配氣站，還是(shi)在使用者家庭(ting)都🌈可見到用于(yu)不同目的的各(gè)種流量測量儀(yi)表。其計量的準(zhǔn)确與否受到人(ren)們的普遍重視(shi)，因此計量的精(jīng)度是選擇任何(hé)類型的🏃流量計(jì)都必須考慮的(de)重要指标。在實(shi)際應用中，影響(xiǎng)流量計計量精(jing)度的因素很多(duo)。
2目前孔闆流量(liang)計計量中存在(zai)的問題
　　流量計(ji)量儀表品種多(duō)，計算模型五花(huā)八門，如 标準孔(kǒng)闆流量計 、 渦街(jie)流量計 、 漩渦流(liu)量計 、 超聲波流(liu)量計 等，除了标(biao)準孔闆流量計(jì)外，餘者皆缺乏(fá)必要的标準或(huò)規🥰範支持。
　　孔闆(pǎn)流量計在20世紀(ji)初即使用于天(tian)然氣流量測量(liàng)☀️，經過一個世紀(ji)的漫長發展過(guò)程，它已成爲全(quán)世界最主要的(de)⛷️天然🔴氣流量計(ji)。據估計，目前在(zài)國外它約占60%，而(ér)在👣國内占90%以上(shàng)。美📱國AGA（美國燃氣(qì)協會）No.3報告(孔闆(pan)流量計計量天(tian)然氣及其它烴(ting)類流體)就是針(zhēn)對天然氣計量(liang)的标準，從中可(kě)知，孔闆流量計(jì)測量天然氣流(liú)量已經進行過(guo)非常深入⛹🏻‍♀️細緻(zhì)的研究試驗，積(jī)累了豐富的實(shí)踐🛀🏻經驗，在量的(de)基礎上産生了(le)質的飛躍，其标(biāo)志就是标準化(hua)——用标準孔闆流(liú)量計，可以無須(xū)校準而确定信(xìn)号🆚(差壓)與流量(liang)的關系，并估算(suàn)其測量誤差，目(mù)前在全部🤞流量(liàng)計中它是唯一(yi)達到此标準的(de)。
　　孔闆流量計的(de)主要特點爲結(jie)構易于複制、簡(jian)單牢固、性能穩(wěn)定🈚可靠、使用期(qi)限長、價格低等(deng)。整套流量計由(you)節流裝置、 差壓(yā)變送器 和流量(liang)顯示儀(或流量(liang)計算機)組成。它(tā)們可以分别由(you)不同廠🚶‍♀️家生産(chǎn)，易于形成規模(mo)生産、經濟效益(yì)高，各部分組合(he)非常靈活，即使(shi)目前推出的 一(yī)體化孔闆流量(liang)計 ，亦可分開生(shēng)産，再靈活組裝(zhuang)。
　　在現場惡劣工(gōng)作條件下，節流(liú)裝置與差壓變(bian)送器及其📐連接(jiē)部🙇‍♀️分的引壓管(guan)線是使用維護(hu)的重點。《天然氣(qi)流量的标準孔(kǒng)闆計量方法》(SY/6143-1996)中(zhong)指出，天然氣從(cong)🔆地層中開采出(chu)來，雖經分離、除(chu)🛀塵和過濾，因其(qí)所含🈚成份十分(fèn)複雜，從單井計(jì)算、集㊙️氣計量到(dao)配氣計量🤟，氣體(ti)組分不同，所以(yǐ)節流裝置在使(shǐ)用✔️中所受到的(de)腐蝕亦各不相(xiang)同。特别對孔闆(pan)👄直角入口邊緣(yuán)和測💋量管内壁(bi)的沖刷、腐蝕尤(you)爲嚴重，這将影(ying)響孔闆直角入(rù)口邊緣弧半徑(jìng)🔞和測量管内壁(bi)的相對粗糙度(du)，流出系數發生(shēng)變化，流量測量(liàng)不确定度超出(chū)估計數。輸出信(xìn)号爲模拟信号(hào)，重複性不高，對(dui)整套流量💘計的(de)精度影響因素(sù)多且錯綜複雜(zá)，因此精度提高(gao)的難度很大。
2.1被(bèi)測流體特性的(de)影響
　　由于天然(rán)氣本身的性質(zhì)，會随着外界環(huán)境溫度的變化(hua)而發🌏生複雜的(de)變化，從而影響(xiǎng)流量計的測量(liàng)精度。對于🈲天然(rán)氣的測量，必須(xū)首先确定天然(ran)氣的工作溫度(du)和壓力，以免造(zao)成密度和壓📧縮(suo)系數的過大變(bian)化。低🈲密度氣體(tǐ)🏃對某些測量方(fang)法呈現困難，此(ci)時就要改變所(suo)選擇的測量方(fang)法，或者進行溫(wēn)度和📞(或)壓力修(xiu)正🛀，以保證測量(liàng)精度。在評估流(liu)量計的适應性(xìng)時，還要掌握氣(qì)體的溫度—粘度(du)特性，雖然氣體(ti)的粘度随溫度(du)和壓力變化較(jiao)小，但是💃🏻對流量(liang)計量的精度還(hái)是有一定的🚶‍♀️影(ying)響。
　　在礦場計量(liàng)或測量含有雜(zá)質的天然氣時(shí)，雜質會腐蝕儀(yi)表📞接觸件，使接(jie)觸表面結垢或(huò)析出結晶，減小(xiao)活動部件的間(jiān)隙，從而改變流(liú)量計使用性能(neng)參數，降低敏感(gan)元件的靈敏度(dù)或😘測量性能，影(ying)響計量精度。
　　對(dui)于油田濕氣(伴(bàn)生氣)，其中含有(you)大量飽和水蒸(zhēng)氣，溫🈲度降低時(shi)有水凝結；分離(lí)不淨的濕氣含(hán)有油滴或油污(wu)，屬髒污介質；間(jiān)斷計量，将有油(yóu)、水沉積在管線(xian)内。它們均屬㊙️于(yu)多組分流動，計(jì)量時應謹慎對(duì)待[1]。經驗表明✉️，單(dan)相通用💛流量儀(yí)表用于多組分(fèn)或多相流體，測(ce)量性能會改變(biàn)(或⛱️大幅度改變(bian))。單相流動的氣(qi)體有時也會呈(chéng)現雙相，例如濕(shi)氣中水微粒⛹🏻‍♀️随(suí)着天然氣流動(dòng)，環境溫度或天(tiān)然氣壓力偏離(lí)原定狀态，儀表(biǎo)就可能不适♉應(yīng)。測量氣液雙相(xiang)流時盡可能采(cai)用分離後分相(xiang)測量，以保證最(zui)小測量不确定(dìng)度，然而在有些(xiē)場合這種方法(fǎ)并不切實可行(háng)或不符合要求(qiú)[2]。
2.2儀表性能的影(ying)響
　　孔闆流量計(ji)本身引起的誤(wù)差原因主要有(yǒu)：孔闆入💋口直🔆角(jiao)銳利🐆度，管徑尺(chi)寸與計算不符(fu)，孔闆厚度誤差(cha)，節流件附件産(chǎn)生台階、偏心，孔(kǒng)闆上遊端面平(ping)度，環室尺💔寸産(chan)生台階、偏心，取(qu)壓位置，焊縫突(tū)出，取壓孔加工(gong)不規範或堵🐅塞(sai)及節流件不同(tóng)軸度等等。這些(xie)因素都有可能(néng)影響孔闆的重(zhong)複性，重複性是(shi)由儀器本身原(yuán)理與制造質量(liang)所決定，它在過(guo)程控制應用中(zhong)是重要的指标(biāo)。而精度除取決(jué)于重複性外😄，尚(shàng)與量值标定系(xi)統有關。在實際(ji)應用中，儀表優(you)良的重複性被(bei)許多因素包括(kuò)流體粘度、密度(dù)等變化所幹擾(rao)，都會影響測量(liàng)精度。若儀表輸(shū)出特性是非線(xiàn)性的，則這種影(yǐng)響更爲突出。
　　流(liu)量儀表輸出主(zhǔ)要有線性和平(píng)方根非線性兩(liang)種。大部分流量(liang)儀表的非線性(xìng)誤差不列出單(dan)獨指标，而包含(han)在基本💃🏻誤差内(nei)。然而對于寬流(liu)量範圍脈沖輸(shu)出用作總量積(jī)算的儀表，線性(xìng)度是🔴一個重要(yào)指标，使有可🐕能(neng)在流量範圍内(nèi)用同一個儀表(biǎo)常數，線性度差(chà)就要㊙️降低儀表(biao)精度。
　　用于脈動(dong)流動場所，應注(zhù)意儀表對流動(dòng)階躍變化🏃🏻的響(xiǎng)應。有些使用場(chang)所要求儀表輸(shū)出跟随流動變(biàn)化，而🙇🏻另一些爲(wèi)獲得綜合平均(jun)值隻要求有較(jiào)慢響應的輸♊出(chu)。瞬态🧑🏽‍🤝‍🧑🏻響應(transientresponse)常以(yǐ)時間🔴常數或㊙️響(xiǎng)應頻率表示，其(qí)值前者從幾毫(háo)秒到幾秒，後者(zhe)在數百赫茲以(yi)下，配用顯示儀(yi)表可能相當大(da)地延長響應時(shi)間。Redmedloc認👨‍❤️‍👨爲儀表的(de)流💰量上升和下(xià)降的動态響應(yīng)不對稱會急劇(ju)增加測量誤⛷️差(cha)[3]。
2.3流量計安裝的(de)影響
　　管線布置(zhì)的偏離造成的(de)安裝誤差是普(pu)遍性的，其主❓要(yao)原因是現場不(bu)能滿足直管段(duàn)要求的長度。在(zai)💘流量計安裝時(shí)首先應考慮管(guan)道的布置和天(tian)然氣的流動方(fang)向，有♈些雖然是(shì)能雙🧑🏾‍🤝‍🧑🏼向工作的(de)儀表，在安裝時(shí)也要🈲考慮正向(xiang)📐和反向之間測(ce)量性能是否存(cún)在差異。
　　大部分(fen)流量計儀表或(huo)多或少會受進(jin)口流動狀況的(de)影♍響，因而必須(xu)保證測量流體(tǐ)的良好流動狀(zhuang)況。輸送管道上(shang)安裝的定排量(liàng)泵、往複式壓縮(suō)機、振蕩着的閥(fá)🚩或調節器等都(dou)是常見的脈動(dong)源，上遊管道布(bu)置和阻🏒流件會(hui)引⭐起流動擾動(dòng)，另外管道直徑(jing)和方向的急劇(jù)改變等不良🌐布(bù)置，都會産生脈(mò)動，流量計來不(bu)及跟随記錄脈(mo)動擾動，帶來測(cè)量誤差。因此應(ying)考慮在儀表前(qián)後管道安裝支(zhī)撐件。雖然脈動(dong)緩沖器可清除(chu)或減小泵與壓(ya)縮機的影響，然(ran)而流量計還是(shi)應盡可能避開(kai)振動或振動源(yuan)爲好[3]。
　　流量計的(de)信号輸出顯示(shì)有流量(體積流(liú)量或質量流量(liang))、總🐪量、平均流速(su)、點流速幾種，亦(yì)可分爲模拟量(liàng)🔴(電流或電💞壓)和(hé)脈沖量。目前大(da)部分儀表系統(tong)，在儀表上或其(qi)附近結合着🙇‍♀️電(dian)子設備。大功率(lü)電源不僅🈲會使(shǐ)儀表輸出脈沖(chòng)波動，還會影響(xiǎng)儀表工作性能(neng)，如 電磁流量計(jì) 的磁場被畸變(bian)，影響測量精度(du)。因此電氣連接(jiē)應有抗⭐雜散♋電(dian)平幹擾的能力(li)，并且信号電纜(lǎn)應盡可能遠離(li)電力電纜和電(diàn)力源，将電磁幹(gan)擾和射頻幹擾(rao)降至最低水平(ping)。
2.4環境條件方面(miàn)的影響
　　因所使(shǐ)用環境條件不(bú)同于預期的，使(shǐ)儀表的一些性(xing)㊙️能🏃‍♀️參數和硬件(jiàn)方面也随之發(fā)生了改變，從而(er)會改變流量計(jì)測量結果。例如(ru)：環境溫度或介(jiè)質溫度的急劇(jù)變化引🔱起濕度(dù)的變化，高濕度(du)會加速大氣🙇‍♀️腐(fu)蝕和電解腐蝕(shí)并降低電氣絕(jue)緣，低濕👄度則容(róng)易産生靜電。
　　儀(yí)表的電子部件(jian)和某些儀表流(liú)量檢測部分易(yi)受環境溫度變(bian)化影響。例如，儀(yi)表尺寸變化，通(tōng)過儀表🌈殼體傳(chuán)熱⭐改變流體密(mi)度和粘度等，影(ying)響到顯示儀表(biao)電子元件時，将(jiāng)降低測量精度(du)。
　　此外，影響孔闆(pǎn)流量計計量的(de)因素還有氣體(ti)流速造成雷👄諾(nuò)數範圍不符合(he)标準規定、管道(dào)粗糙度影💞響等(děng)☂️。
3解決孔闆流量(liang)計計量問題的(de)途徑
3.1加強管理(li)，提高人員素質(zhì)
　　孔闆流量計易(yì)于偏離标準的(de)原因在于儀表(biao)本身☁️的工作原(yuán)理與結構特點(diǎn)，儀器自身誤差(chà)是制造時産生(shēng)的，安💋裝和使用(yòng)誤差則是在安(ān)裝時或長期使(shǐ)用中由于流體(ti)介質腐蝕、磨損(sun)、沾污等造成的(de)。因此，應嚴格按(àn)技術要求安裝(zhuang)流量計量系統(tǒng)，消除安裝誤差(chà)。在使用過程中(zhōng)，操作人員應做(zuo)好系統的檢修(xiū)、維護、保養工作(zuo)，延長其使用壽(shòu)命，減小計量誤(wu)✉️差。同時，在實際(jì)📱應用中應強化(hua)🔴宣貫《天然氣流(liú)量的标準🌍孔闆(pan)計量方法》(SY/6143-1996)的力(lì)度。其中提到了(le)減少誤差的方(fāng)法。如附錄“節流(liú)裝置在使用中(zhong)出現部分偏離(lí)标準規定的處(chu)理”中規🏃‍♀️定在實(shi)際應用中采取(qu)在流出系數中(zhong)增加2個修正系(xi)數，即🚩孔闆入口(kǒu)尖銳度修正系(xi)數和管壁粗糙(cao)修正系數✏️或者(zhe)采用可換孔闆(pan)節流✂️裝置。因此(ci)在天然氣計量(liang)的實際應用中(zhong)應深入研🔱究，吃(chī)透《天然氣流量(liang)的标準孔闆計(ji)⭐量方法》的精髓(suǐ)，嚴格按标準規(guī)定安裝、使用、處(chù)♋理數據，保證天(tiān)然氣計量的準(zhǔn)确性。
3.2測量儀表(biǎo)的正确選用
　　測(cè)量儀表應首選(xuǎn)标準節流裝置(zhi)，當流量變化範(fan)圍大❗時✂️要考慮(lǜ)🈲用寬量程智能(néng)差變，其它類型(xíng)檢測儀🌈表在相(xiang)應♍的計量天然(rán)氣的标準出台(tái)前，應慎重選用(yong)，二次🏃‍♀️儀表的計(jì)量模型應符合(he)SY/T6143-1996的要求計算FZ能(neng)輸入組份，實時(shi)計算C值。
3.3加強技(jì)術培訓，借鑒國(guó)外經驗
　　引進、消(xiao)化、吸收近幾年(nián)發展起來的天(tian)然氣計量新技(ji)術。從國外情況(kuang)來看，在天然氣(qi)國際貿易中能(néng)量🏒計量幾乎已(yǐ)全面取代傳統(tong)的體積計量，而(er)我國的天然氣(qi)計量領域中體(tǐ)積計量㊙️仍占統(tǒng)治地位。爲了盡(jìn)快與國際接軌(guǐ)，使㊙️用單位可以(yǐ)與各科🧡研究院(yuàn)所聯合攻關，開(kāi)展天然氣能量(liang)計量的試驗工(gōng)作，并在💛此基礎(chǔ)上完🚶成标準化(hua)。爲了加快試驗(yàn)進度，建議引㊙️進(jìn)國外先👅進的在(zài)線氣相色譜系(xì)統和流量計算(suan)機，在消化引進(jìn)技術的✌️基礎上(shang)發展适合我國(guó)國情的天然氣(qi)能量計量系統(tong)。

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