摘要：文章結合(hé)孔闆流量計的(de)基本原理及主(zhǔ)要特性，闡✔️述孔(kǒng)闆流量計在天(tiān)然氣計量上的(de)應用情況，總結(jie)問題🙇🏻，探讨解決(jué)方法，爲今後在(zài)設計中使用孔(kong)闆流量計積累(lèi)經驗。
0引言
　　孔闆(pǎn)流量計 是目前(qián)世界上應用範(fàn)圍最爲廣泛的(de)流量計量儀表(biao)之一。所有單相(xiàng)流體都可以測(cè)量。由于應用曆(lì)史悠久，在試驗(yan)研究中☎️積累的(de)豐富資料和統(tǒng)計數據，用幹标(biao)的方法即可保(bao)證流量計計量(liàng)🤞精度，這在所有(yǒu)流量儀表中是(shì)唯一的。多年應(yīng)用經驗及現場(chang)實流對比證明(ming)，孔闆流量計工(gong)作非常穩定可(ke)靠。
　　 孔闆流量計(ji)在天然氣計量(liàng)方面應用廣泛(fàn)，目前全✉️國✊許多(duo)❗油氣🚶田、長輸管(guǎn)道的天然氣交(jiāo)接計量都采用(yòng)孔🔱闆流量計完(wán)成，到現在已經(jing)形成了許多應(ying)用經驗，值🔴得總(zǒng)結探讨。
1孔闆流(liú)量計類型
　　 目前(qian)廣泛使用的孔(kong)闆一次裝置分(fèn)爲兩種，一種是(shi)👨‍❤️‍👨簡易孔闆截流(liú)裝置，一種是高(gao)級孔闆閥。
　　 簡易(yì)孔闆截流裝置(zhì)：無孔闆升降機(ji)構，必須停止介(jie)質輸㊙️送🌈才能完(wán)成孔闆檢查及(jí)更換，結構簡單(dan)，造價👄低。
　　 高級孔(kong)闆閥：精度比簡(jiǎn)易孔闆截流裝(zhuang)置高，檢查、更換(huan)孔🈲闆、維修🧑🏾‍🤝‍🧑🏼時可(kě)以不停止生産(chan)，在線進行，由于(yú)具有孔闆升降(jiàng)機構，能夠很快(kuài)在線完成孔闆(pǎn)檢查及🈲更換。操(cāo)作靈活方便。
2工(gong)作原理
　　 流體在(zài)流動過程中，在(zài)一定條件下，流(liu)體的動能和靜(jìng)壓能（壓力能）可(kě)以互相轉換，并(bìng)可以利用這種(zhǒng)關系來測量流(liú)體的流量1。
　　 介質(zhì)流經管道中孔(kǒng)闆所在的截面(mian)時，由于流通面(mian)積🥰突然縮小，促(cù)使流束産生局(ju)部收縮，流速加(jia)快，靜👄壓力降低(dī)，因而在孔闆前(qián)後出現壓力差(cha)（簡稱差壓）。可以(yi)通過測量此差(chà)壓的大小♉按一(yi)定的函數關系(xì)來計算出流量(liang)值。根據能量守(shou)🚶‍♀️恒定律及流體(ti)連續性原理，節(jie)流裝置的流量(liang)方程可以寫🏃‍♀️成(chéng)：

　　 式中，M爲質量流(liu)量，kg/s；Q爲體積流量(liàng)，m3/s；ɑ爲流量系數；?爲(wèi)流量膨脹系數(shù)；F0爲節流裝置開(kāi)孔截面積，m2；ρ1爲流(liu)體流經節流元(yuán)件前的密度，kg/m3；Δρ爲(wei)節流元件前後(hou)壓力差，即Δρ＝ρ1－ρ2，Pa。
　　 由式(shi)（1）和（2）可見，天然氣(qì)流經節流裝置(zhì)（孔闆）時的體積(jī)（質量）流⚽量與産(chǎn)生的差壓平方(fāng)根成正比。基于(yu)此原理，孔闆流(liú)量計通過💰測量(liang)孔闆前後差壓(yā)，經過計算換算(suàn)出天然氣的流(liú)量。
3孔闆流量計(ji)的選型和安裝(zhuāng)
3.1孔闆流量計選(xuan)型
　　 我們所說的(de)孔闆流量計實(shi)際上是許多儀(yí)表組成的一個(gè)整體，其選型包(bao)括高級孔闆閥(fa)、 差壓變送器 、 壓(ya)力變送器 、 溫度(dù)變送器 的選型(xing)。
　　 孔闆流量計的(de)選型最基本内(nei)容即是通過計(jì)算獲得🔞孔闆片(pian)标準開口尺寸(cun)d20和孔闆片前後(hou)差壓值。目前我(wo)們采用符📱合GB/T21446-2008标(biao)😍準2的👅計算軟件(jian)，其計算步驟簡(jiǎn)述如下：
1）輔助計(ji)算：
　　 首先設計人(ren)員根據管道介(jiè)質流量确定d20，即(jí)20℃條件下📞檢測的(de)測量管直徑（孔(kǒng)闆閥孔徑）。需要(yào)注意的是在🔅滿(mǎn)足🎯計量能力的(de)條件下，應選擇(ze)内徑較小的測(cè)量管，提高差壓(yā)和孔徑比。
計算(suan)天然氣真實相(xiàng)對密度、密度、壓(yā)縮因子和超壓(ya)🍉縮系數。
計算天(tian)然氣等熵指數(shù)、動力粘度。
計算(suan)管徑雷諾數。
2）計(ji)算順序：
計算近(jin)似值
　　 将β近似值(zhi)帶入工時最終(zhong)求出值（孔徑比(bǐ)）和d值（開孔直徑(jing)），進而求出d20，即孔(kǒng)闆在20℃條件下測(ce)量出的孔徑值(zhi)。
　　 需要注意的是(shì)，由于單片孔闆(pǎn)量程比隻能達(da)到1：3，最多☎️不超🤞過(guo)1：4，因🈲此對于流量(liàng)範圍較大的工(gong)況，可将流量值(zhí)分作👣2～3段，分别計(ji)算出口徑從大(da)到小的2～3片孔闆(pan)。
　　 結合孔闆閥孔(kǒng)徑、孔闆開孔直(zhí)徑和介質工藝(yì)條件，就可以🌈計(jì)算出ΔPmax和ΔPmin。
　　 計算完(wán)畢後，結合工藝(yì)介質條件即可(ke)選擇适合設計(ji)🔴工況的高級孔(kǒng)闆閥和孔闆片(pian)，并可确定差壓(yā)檢測範圍，再根(gēn)據工況确定❗壓(yā)力、溫度補償儀(yí)表的測☂️量範圍(wei)🔅，孔闆閥的選型(xing)就完成了。
3.2孔闆(pan)流量計的安裝(zhuāng)
　　 孔闆流量計的(de)安裝調校，必須(xu)嚴格按照相關(guān)國家标準GB/T21446-2008進行(hang)。
1）直管段的要求(qiu)
　　 速度式流量計(ji)都有前後直管(guǎn)段的安裝要求(qiu)，用以起到被🤞測(ce)流體穩流的作(zuò)用，孔闆流量計(jì)的直管段由其(qi)前端安裝的阻(zǔ)流件✌️形式和直(zhí)徑比确定，在阻(zǔ)流件和📐值确定(ding)的情況下，可以(yǐ)通過查詢GB/T21446-2008來确(que)定直管段長度(du)，GB/T21446-2008規定了各種阻(zu)流件要求的最(zui)短直管段長度(du)，但在孔闆上遊(yóu)安裝整流器的(de)情況下，可以縮(suō)短直管段的長(zhang)度，因此該标準(zhun)也推薦采用整(zheng)流器🍉。
　　 根據規範(fàn)的要求，目前我(wo)們的設計中均(jun)在孔闆上遊👈設(shè)置了流🌈動調整(zheng)器，按照規範規(gui)定，在孔闆上遊(yóu)13D（孔闆🐕閥内徑）處(chu)安裝整流器，再(zai)保證30D的前直管(guǎn)段的情況下，可(ke)以滿足任何⛹🏻‍♀️上(shang)遊阻流件下的(de)安裝，目前💚這樣(yàng)的直管段配置(zhì)☁️已經在設計中(zhong)普遍采用，相對(dui)㊙️而言，後直管段(duan)的确定則🏃‍♂️比較(jiao)簡單，僅僅由直(zhí)徑比确定，直管(guan)段安裝如圖1所(suo)示。

　　 值得(de)注意的是，由于(yú)安裝在孔闆上(shàng)遊和阻流件之(zhi)間的直管段🧡由(yóu)兩種管段組成(cheng)，一截是孔闆配(pei)套提供，一截是(shì)工程上提供，兩(liǎng)❓種管段可能存(cún)在内徑不完全(quan)一♌樣的情況，這(zhe)樣🛀會形成一個(ge)凸台，根據經驗(yan)🈲，10D之外台階h不超(chao)過2%的圓度要求(qiú)即可。
　　 管段必須(xu)是直的，當與管(guǎn)道直線的偏移(yí)不超過其長度(dù)的0.4%時，即認爲管(guan)道是直的。通常(cháng)隻需目測檢驗(yàn)👈，上下遊直💃🏻管段(duàn)對接引起📱的管(guan)道直線的偏差(chà)也應不超過其(qi)長度的0.4%。
2）孔闆安(an)裝要求
　　 孔闆應(ying)與節流裝置中(zhong)的直管段對中(zhōng)。實驗表明，孔闆(pan)✔️偏心引🈲起⭐的計(jì)量誤差一般在(zài)2%以内，孔徑比值(zhí)愈高，偏心率影(ying)響愈大，應不用(yong)值高的孔闆。
　　 不(bú)能使孔闆發生(shēng)彎曲或變形，否(fǒu)則将導緻流量(liàng)測量誤🙇🏻差較大(da)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。在法蘭取壓的(de)孔闆上進行測(cè)試，孔闆彎曲❗産(chan)生的最🈲大誤差(chà)約爲3.5%。
3）變送器安(ān)裝要求
　　 差壓和(hé)壓力引壓管段(duàn)在不影響儀表(biao)安裝操作的前(qian)提下應盡量短(duan)，這樣便于保溫(wen)和防凍，同時因(yīn)具💋有一定斜度(du)，使🔆天然氣中産(chǎn)生的凝液不緻(zhì)在變送器側彙(hui)集3。
4）其他安裝要(yào)求
　　 所有墊片不(bu)能用太厚的材(cái)料，最好不超過(guo)0.5mm，墊片不能突⁉️出(chū)管㊙️壁内否則可(ke)能引起很大的(de)測量誤差。
凡是(shi)調節流量用的(de)閥門，應裝在節(jiē)流件後最小直(zhí)管段長⁉️度以外(wai)。
節流裝置在工(gong)藝管道上的安(ān)裝，必須在管道(dao)清洗吹💜掃後進(jìn)行。
4存在問題及(ji)解決方法
4.1存在(zai)的問題
1）儀表本(ben)身計量精度問(wen)題
　　 盡管孔闆流(liu)量計自動計量(liàng)系統的發展越(yuè)來越完⭕善，但由(you)于🙇🏻設備、測量儀(yi)表本身的原因(yin)和自動計量技(ji)術上的局限性(xìng)，在提高計量的(de)準确性和數據(ju)處🌈理上，仍🏃🏻‍♂️存在(zài)一💔些問題。
　　 測量(liàng)的重複性、精确(què)度在流量計中(zhōng)屬于中等水平(píng)，孔✂️闆😍流量計在(zài)流體較爲幹淨(jìng)、直管段較長、流(liu)體處⭐于紊流狀(zhuàng)态（雷諾數🏃🏻大于(yu)4000）時，測量精度較(jiao)高。但由于氣質(zhi)、計量直管段沒(mei)有達到要求，造(zào)成孔闆入口銳(ruì)角損傷；液體及(jí)固體污物堆積(jī)在孔闆表面，使(shǐ)孔闆表面粗糙(cāo)度改變，大大增(zeng)加測量誤差。
2）量(liang)程比問題
　　 孔闆(pan)流量計測量範(fàn)圍太窄，這是此(ci)種流量計應用(yòng)上的最大🙇🏻不足(zu)，由于儀表信号(hào)（差壓）與流量爲(wèi)平方關系，一般(bān)✌️測量範圍🔞度僅(jin)3∶1～4∶1。
3）安裝問題
現場(chang)安裝條件要求(qiu)較高，需要較長(zhang)的直管段，在工(gong)程中㊙️有時難以(yi)滿足。
孔闆閥與(yu)差壓、壓力檢測(cè)儀表之間引壓(yā)管線易産生洩(xie)漏⭐、凍堵等問題(tí)。
4）使用中産生的(de)問題
　　 孔闆彎曲(qu)變形，上遊端面(mian)沉積髒物，孔闆(pan)入口直角邊緣(yuan)💛破損等問題都(dou)會影響到計量(liang)精度。
4.2解決天然(ran)氣計量問題的(de)途徑
1）保證安裝(zhuang)質量，勤于維護(hù)
　　 可以看到，很多(duō)安裝和維護的(de)問題往往影響(xiang)到孔闆✂️流量✊計(jì)測🎯量精度，因此(ci)安裝時必須嚴(yán)格按要求施工(gong)，消除安裝誤差(chà)♈。在使用過程中(zhong)，操作人員應做(zuo)好系統🛀的檢修(xiū)、維護、保養工作(zuò)，延長其使用壽(shou)命，對于實際使(shi)用中的壓力、溫(wen)度、流量等工況(kuàng)參數的變化，應(ying)進行及時修改(gai)以減✊小計量誤(wù)差。
2）采用多種辦(bàn)法提高量程比(bi)
采用寬量程差(chà)壓變送器
　　 爲了(le)提高量程比，可(kě)以考慮利用變(bian)送器寬量程的(de)特點，運用軟✊件(jian)的方式實現量(liang)程的自動調整(zhěng)（軟維護），從而擴(kuo)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻大量程比，提高(gao)測量的有效範(fàn)圍，保證計量的(de)準确性
采用雙(shuang)差壓變送器
　　爲(wei)同一台孔闆閥(fa)配套兩台差壓(ya)變送器，根據實(shi)際差壓🔱的變❓化(huà)，切換差壓信号(hao)，從而擴大量程(cheng)比，提高💛測量的(de)有效範圍，保證(zheng)計量的準确性(xing)。
采用多路計量(liàng)的方式
　　針對天(tian)然氣流量檢測(ce)範圍，設計兩套(tao)及以上不同口(kou)徑的孔闆流量(liàng)計，根據流量峰(feng)值和低谷的時(shi)間段，手動或自(zi)動切換介質流(liu)路，實現寬量程(cheng)的計量。
5結束語(yǔ)
　　孔闆流量計已(yǐ)經應用多年，在(zai)總結問題的基(jī)礎上得出更加(jia)科學可靠的設(shè)計、使用方法十(shí)分重要。随着流(liu)量計算機、組份(fen)分析😘儀的成功(gōng)應用，孔闆流量(liang)計作爲一種可(ke)靠、經濟和方便(bian)🎯耐用的儀表設(shè)備仍☂️然可以适(shì)用未來能量交(jiao)接的計量場合(he)，潛力依舊可觀(guan)。

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