摘要:介紹了孔闆(pan)流量計
量器具的(de)應用,同時針對當(dāng)前孔闆流量自動(dong)計量🚶♀️系❌統🚶進行了(le)介紹和分析,爲現(xian)場孔闆流量計計(ji)量精度的提高提(tí)出了相應的建議(yì)和要求。
由于曆史(shǐ)原因和自身的特(tè)點,孔闆流量計在(zai)當前天然氣計量(liàng)中占據很大市場(chang)。同時,由于自動化(hua)技術在孔闆流量(liang)計計量系🔞統中的(de)應用,使孔闆流量(liàng)計計量系統克服(fu)了傳統計量過程(chéng)中🌈人爲誤差等不(bú)利因素❤️,進一步提(ti)高了孔闆🙇♀️流量計(ji)的計量精度。
1天然(rán)氣流量計量方法(fǎ)
我國天然氣計量(liang)通常以體積表示(shì)，法定單位是立方(fāng)米⛱️。我💜國規定天然(ran)氣流量測量的标(biāo)準狀态是:絕對壓(ya)力爲❤️0.101325MPa,溫度爲23.15℃。天然(rán)氣流量計量方法(fa)很多,可用♌的流量(liang)儀表也很多,按工(gōng)作原理大緻分爲(wei):
差壓式流量計
、容(róng)積式流量計、速度(dù)式流量計3種類型(xíng)。在計量标準💔方🌏面(miàn),目前世界上多數(shù)國家計量标準逐(zhú)步向1S05167《用孔闆測量(liang)充滿圓管的流體(tǐ)的流量》靠攏，我國(guó)天然氣計量标準(zhun)也修訂爲SY/T6143-1996《天然氣(qì)流量的标準孔闆(pan)計量方法》。
2孔闆流(liú)量計自動計量概(gai)況
所謂自動計量(liàng),就是利用變送器(qi)實時檢測天然氣(qi)流量計量中所涉(shè)及到的溫度、壓力(lì)、壓差等參數,通過(guo)計算機中的流量(liàng)計算軟件,實現整(zhěng)個流量測量🏃♀️環節(jiē)中無人工🔆參與的(de)天然氣✏️流量測✊量(liang)。随着計量技術的(de)發展和計算機運(yùn)用的💔普及。實現♊孔(kong)闆流量💁計自動化(hua)計量的方案較多(duō),目前主要🙇🏻有以下(xià)4種模✏️式。
2.1單變變送(sòng)器+流量計算機(或(huò)工控機)利用
單變(biàn)量模拟變送器分(fen)别檢測溫度、壓力(lì)、差壓,并将檢🏒測到(dào)的電信号轉換成(cheng)标準的4-20MA模拟信号(hao)送入流♊量計算機(ji)(或工🈲控機)的數♍據(ju)采集卡,通過A/D轉換(huàn)成數🏃♂️字量,在流量(liang)計算機(或工控機(ji))上通過😍流量計算(suan)軟😘件計算出天然(rán)氣瞬時流量、累積(jī)流量以及實現其(qí)他輔助功能👣。此方(fāng)式屬傳統自動計(ji)量模式,缺點爲‼️采(cǎi)集、傳輸爲模拟信(xìn)号,抗千擾能力較(jiào)差，由于信号轉換(huan)等問題計量🌐精度(du)難以提高,而且硬(ying)件較複雜、中‼️間環(huan)節較多、可靠性較(jiao)差。可擴展爲:單變(bian)量變送器+流量計(jì)算機+工控機㊙️,從而(er)實現流量計算與(yǔ)顯示分開,提高系(xì)統的可靠性和可(kě)視性。
2.2多變量變送(sòng)器+流量計算機(或(huo)工控機)利用
1台多(duo)變量智能變遞器(qi)同時檢測溫度、壓(yā)力、差壓等,采用♊現(xian)㊙️場💁總線制,通過數(shù)字信号傳輸,送入(rù)流量計🏃♂️算機(或工(gong)控機)數據✍️采集卡(ka)後上通過流量計(jì)算軟件計算出天(tian)然氣瞬時🆚流量、累(lèi)🔞積流量及實現其(qí)他功能。此方式硬(yìng)件連接簡化了許(xǔ)多,提高♋了系統的(de)✊可靠性和測量精(jing)度。但由于變送器(qi)僅🔆檢測測量信号(hào)不進行數據處理(li)，因此在校準時必(bì)須和流量計算機(ji)--起實行聯校。采用(yòng)流量計算機或工(gong)控機主要區别在(zài)于流量計算部分(fèn)。流量計算機是專(zhuan)用的固化軟件實(shi)現計算和數據存(cun)儲🔞,比較穩定可靠(kao),可信✍️任度較高;工(gōng)控機上軟件計算(suàn)一般自主開發,便(bian)于✔️軟件升級和系(xi)統維護,由于計算(suàn)量大,特别是多路(lù)計量🏃🏻♂️時,可靠性稍(shāo)微差些⛹🏻♀️。爲增加系(xi)統的可靠性和操(cao)作界面直觀化,這(zhe)種方式也可😄擴展(zhǎn)爲👣:多變量變送器(qi)+流量計算機+工控(kong)機,即流量計算機(jī)中實現流♻️量計算(suàn),工控機上實🛀現顯(xian)示。
2.3多變智能變送(sòng)器+工控機此方式(shi)與模式2比較,主要(yao)😘區别是✂️變送器内(nèi)固化了流量處理(lǐ)軟件使得變送器(qi)可以就地顯💃🏻示瞬(shun)😄時測量參數和計(jì)算瞬時流量,并通(tong)過數字信号傳輸(shu),送人工控機顯⚽示(shì)和實現其他輸助(zhu)功能。所測量的流(liu)量值必須在工控(kòng)機上進行二次處(chù)理,以實現數據的(de)累積和存儲功能(néng)。采用這種方式,系(xì)統結構進一步簡(jiǎn)化,變送器可單校(xiao)也🌈可聯校,易于維(wei)護。但由于在工控(kòng)機内實現流量的(de)累積和存儲,可靠(kao)性較差,易造成數(shu)據丢✉️失。
2.4一體化智(zhì)能儀表+工控機主(zhu)
要利用一體化智(zhi)能儀表實現了變(biàn)送器與流量計算(suàn)機的一🌈體化。不僅(jin)自帶數據庫可實(shi)現瞬時參數及流(liu)量的顯示,以及累(lei)積流量和曆史數(shu)據的再現;而且在(zài)儀表的運行方面(miàn),采取了.多種電源(yuan)保障方式:内電池(chí)組、太陽能和外接(jiē)電源等,實現了在(zài)無電力供應情況(kuàng)下,可以獨立自成(cheng)計量系統，就地顯(xiǎn)示天然氣瞬時流(liu)量、累積流量和🐇數(shu)據的存儲、再現等(děng);正常情況下可通(tōng)過現場總線和上(shang)❗位機連接,實行🔴數(shu)字信号傳輸上傳(chuán)顯示,也可以在工(gōng)控機上實行二次(ci)數據處理,組成的(de)計量系☂️統更加靈(ling)活、可靠。采用這種(zhǒng)方式,實現了計量(liang)數據的無憂化,使(shi)得系統結構簡單(dān)、操作更簡單更可(ke)靠、更易維護;不僅(jin)可以🛀單校🐇也可以(yǐ)聯校。采用獨立的(de)計量回路,減少了(le)數據傳輸過程的(de)幹擾,提高了計量(liang)的精度。
3自動計量(liàng)方案選擇的原則(ze)
由于
天然氣流量(liàng)計
量是--種間接的(de)、多參數的、動态的(de)、不可再現的測量(liàng),天然氣的流量計(ji)量是流量測量中(zhōng)的難點之一。因此(cǐ),在選擇具體方案(an)時,應着重考慮系(xì)統的可靠性👉、準确(què)性和先進性。一般(bān)主要遵從以下原(yuán)則。
3.1數據的安全性(xìng)原則指
在非儀表(biao)故障的情況下，計(ji)量系統能夠提供(gòng)準确☔的計🌈量㊙️數據(ju)⛱️,以實現對天然氣(qi)管網的有效監控(kong),并保證數據🛀的可(kě)靠性,爲企業信息(xī)系統實現企業管(guǎn)✔️理、經營、指揮、協調(diao)提供重要依據。計(ji)量信息系統重要(yao)的數據源,一旦出(chū)現問題,将給企業(yè)帶來不可估🤞量的(de)損失。因此,數據源(yuan)要求準确、齊全、完(wan)整、可靠。爲此在選(xuan)擇方案時,首要問(wen)題就是考慮計量(liang)數據的安全性。由(you)🌏于針對天然氣集(jí)輸企業分散、環境(jing)因素惡劣,要充分(fen)考慮計🌐算機故障(zhàng)、電力供應🔞等實際(ji)情況，做好預案,避(bì)免由此而引起的(de)數據丢失。
3.2計量回(huí)路的獨立性原則(zé)
主要是爲了保證(zheng)在計量系統出現(xiàn)問題時,盡量減少(shǎo)故障的影⛷️響面,降(jiang)低故障的影響程(chéng)度,從而維護企業(ye)的安⛷️全平穩運行(háng)和✉️經濟效益。
3.3使用(yong)操作的簡單、可靠(kao)原則
由于天然氣(qi)集輸企業的站、場(chang)一般都比較分散(sàn),專業人員🌈相對較(jiao)少。因此,在選擇、設(she)計方案時要充分(fen)考慮操作、維護的(de)簡要性☁️,做到簡單(dan)易用、高可靠、低維(wéi)護,從☎️而确保計量(liàng)系統的長期、穩定(ding)運行。
3.4兼顧發展的(de)原則
伴随天然氣(qì)貿易的發展對天(tian)然氣計量的精度(dù)和計量方💚式🈲的要(yao)求也越來越高。在(zài)選擇時要考慮天(tian)然氣計量交接方(fang)式♻️的可能改變和(hé)實時計量補償的(de)可能，如在線色譜(pu)分析、實時補償、能(neng)量計量等。如㊙️果要(yào)在企業信息網絡(luo)的基礎🏃♀️上,建立以(yi)企業信息㊙️網絡爲(wèi)紐帶的站控系統(tǒng),則應考慮實現計(jì)量系統數據的遠(yuan)程組态。
3.5計算方法(fǎ)和計算軟件的合(he)法性原則
在天然(ran)氣貿易計量中要(yao)充分考慮到計算(suan)方法和🔴計算💋軟件(jian)的🌈合法性問題,避(bi)免由此而引起不(bu)必要的計量糾🧡紛(fēn)。由于天然氣計量(liang)方法的多樣性,應(ying)考慮計算軟件的(de)獨立化,這樣才📧便(biàn)于流🌐量計算軟件(jian)的升級。在具體的(de)計量系統中應采(cai)用用戶認可的❗特(te)定計算方法或是(shi)以合同、協議的方(fang)式規定計算方法(fa)。
3.6技術先進、成熟的(de)原則
現代計量逐(zhú)步發展成爲一門(mén)綜合性的專業技(jì)術，它是集成計算(suàn)機技術、通訊技術(shu)、網絡技術、儀表制(zhi)造技術、微🍉功耗技(ji)術爲-體的技術結(jie)晶。由于各儀表✊廠(chǎng)家技術水平的不(bú)平衡,在選☂️擇方案(àn)時一定要有預見(jian)性。
4存在的問題.
盡(jìn)管孔闆流量計自(zi)動計量系統的發(fa)展越來越完善,但(dàn)由于🧑🏾🤝🧑🏼設備、測量儀(yí)表本身的原因和(he)自動計量⭐技術上(shàng)的局限性,在提高(gāo)🔴計量的準确性和(he)數據處理上,仍存(cún)在一些問題。
4.1節流(liú)裝置帶來的誤差(cha)
首先,孔闆流量計(ji)在流體較爲千淨(jìng)、流經節流裝置前(qian)🈚直🥰管段比較理想(xiǎng)(遠大于10倍圓管直(zhi)徑)、流體處于紊流(liu)狀态(雷諾數大于(yu)4000)時,其精度可達0.75級(jí)。但由于氣質、計量(liàng)直管段沒有達☀️到(dao)要求,孔闆産生誤(wù)差的因素有:孔闆(pǎn)人口銳角損傷;液(ye)體及固體污物堆(duī)積在📐孔闆表面,使(shi)孔闆表面粗糙度(du)改變,大🈲大增加測(ce)量誤差。根據對現(xiàn)場使用過的孔闆(pǎn)所作測量統計,孔(kǒng)闆在剛開始投用(yong)時,精度可達1%，連續(xù)運行3月後,其測量(liàng)精度僅達到3%甚至(zhì)更低。其次,量程比(bǐ)的問題。量程比(3:1)是(shi)孔闆流量計最大(da)㊙️的缺憾🈲。盡管現在(zai)已有寬量程比的(de)變送器,但在對于(yu)瞬間流量變化範(fàn)圍很大,流量低于(yu)最大流量的30%時,由(yóu)于節流式測量方(fāng)法原因,計量的精(jīng)度将大幅度降低(dī)。因此,爲了提高量(liang)程比,可以考慮利(li)用變送器寬量程(cheng)的特點💃🏻,運用軟件(jiàn)的方式實現量程(chéng)的自動調整(軟維(wei)護),從而擴大💔量🔞程(chéng)比,提高測量的有(yǒu)效範圍,保證計量(liàng)🔞的準确性。
4.2現場變(biàn)送器的誤差
現場(chang)差壓、
壓力變送器(qi)
本身能達到的精(jīng)度是實現整個計(jì)量系統精度的基(jī)礎🚶♀️。因此,要保證
差(chà)壓變送器
、溫度傳(chuan)感器、壓力傳感器(qi)的本身精度爲A級(jí),即時進行🤟檢定,保(bao)證其精度。
4.3異常數(shu)據的處理問題
任(rèn)何系統都有可能(neng)出現故障，可能出(chū)現--些異常的無理(lǐ)數據。因此爲了維(wei)護貿易雙方的利(lì)益,對可能🌍出現的(de)異🧡常數據問題在(zài)設計時要充分考(kao)慮數據的審慎可(ke)修改性,從而避免(miǎn)異✨常數據一旦出(chu)現并參與累積計(jì)算,造成🧑🏽🤝🧑🏻計量數據(jù)的混亂。
4.4操作界面(mian)和過程數據的利(lì)用問題
由于天然(ran)氣輸送的連續性(xìng)、動态性、瞬間的不(bu)确定性以及不可(kě)再現等特點,實時(shí)地進行數據分析(xi),對數據形成😘的全(quán)過程進行✊有效的(de)監控和保存,有利(lì)于數據異常的分(fen)析和控制,是數據(jù)管理中重要的一(yī)環。目前的自動計(ji)🔞量系統在此方面(mian)有所考慮,但過程(cheng)數據的應用、分析(xi)、界面功能尚不完(wan)全,還有待♍于完善(shàn)。
5結論
在采用孔闆(pan)流量計測量天然(ran)氣流量時,如對孔(kǒng)闆🐉.流量計🔴的一次(cì)裝置(孔闆節流裝(zhuāng)置)和二次儀表(差(cha)壓靜壓溫⛷️度、天💘然(rán)氣物性參數計量(liàng)器具等)配套儀表(biǎo)的選擇、設計、安裝(zhuang)、使用都嚴🧑🏽🤝🧑🏻格按照(zhào)有關标準進行,并(bìng)在受控狀态下使(shǐ)用時，其✍️流量測量(liàng)精度是可♊以控制(zhì)在+1%~+1.5%範🐅圍内的。
根據(jù)實際應用情況,就(jiu)提高計量精度提(ti)出以下控制❄️方法(fǎ)及建議。
5.1孔闆節流(liu)裝置必須符合标(biāo)準
孔闆節流裝置(zhì)應按照标準安裝(zhuāng)設計,根據孔闆前(qián)阻力件🔴形式配接(jiē)足夠長度的直管(guan)段,一般應至少前(qián)30D。長🏃♀️慶氣田在開發(fa)初期部分集氣站(zhàn)因設計原因✂️流量(liang)計直管段長度爲(wèi)前10D後5D,造成天然氣(qi)計量輸差達到士(shì)5%~土8%。分析原因後經(jing)技術改造,計量管(guǎn)段改爲💛前30D後10D,使計(jì)量輸差降低到💞+1.5%。
5.2氣(qì)流中存在脈動流(liu)的改善措施
在天(tiān)然氣計量中由于(yu)各種原因使天然(rán)氣脈動,可以采取(qǔ)🐪以下措施減小脈(mò)動流的影響。
(1)在滿(mǎn)足計量能力的條(tiáo)件下,應選擇内徑(jing)較小的測量管,使(shǐ)🌈Op、β在比較高的雷諾(nuo)數下運行。
(2)采用短(duǎn)引壓管線,盡量減(jian)少引壓管線系統(tǒng)中的阻🈚力件,并使(shi)☁️上🔱下遊管段相等(děng),以減少系統中産(chǎn)生諧振和壓力脈(mò)動🐉振幅的增加。
(3)采(cai)用自動清管系統(tǒng)或低處安裝分液(ye)器來降低管線中(zhong)積液🐅引起的脈動(dong)。爲使天然氣流量(liang)計量達到具有最(zui)佳的計量性能,應(yīng)将天然氣中的水(shui)分徹底脫出。
5.3加強(qiáng)計量管理、建立健(jiàn)全各項規章制度(du)
嚴格貫徹執行SY/T6143-1996标(biao)準,确保裝置完全(quán)符合标準的技☁️術(shu)☎️要求。建立健全各(ge)項規章制度,如定(ding)期維護制度、周期(qī)送檢🏃🏻制度,加強🙇♀️對(dui)天然氣生産情況(kuang)的監測，及時消除(chú)❌誤差。長慶氣田根(gen)據氣質的淨化程(cheng)度,規定🥵集氣站、貿(mào)💔易交接計量孔闆(pǎn)定期清洗檢查,同(tong)時還配備孔闆綜(zōng)合測試儀定期對(duì)孔闆進🌍行幾何尺(chǐ)寸檢定,使集氣站(zhan)單井計量輸差能(néng)有效控制在土1.0%以(yǐ)内。
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