摘要(yao):标準孔闆(pǎn)流量計 因(yīn)其複雜的(de)測量原理(lǐ)和對流體(tǐ)性能的嚴(yan)格要求及(ji)苛刻👨‍❤️‍👨的安(ān)裝條件,使(shi)得測量結(jie)果的精度(dù)受到較多(duo)的🥵因素㊙️影(yǐng)響。簡要介(jie)紹了影響(xiǎng)标準孔闆(pǎn)流量計測(cè)量天然氣(qì)流量的相(xiàng)關因素,并(bing)提出針對(dui)這些因素(su)的應對措(cuò)施。
　　标準孔(kong)闆流量計(ji)是根據能(neng)量守恒和(hé)流動連續(xu)性♋方程㊙️,在(zài)流體通過(guo)節流裝置(zhì)時流速增(zēng)加靜壓降(jiang)低，流體流(liú)速越大🐉，在(zai)孔💛闆前💜後(hòu)産生的差(cha)壓也越大(dà)，通過測量(liang)差壓來測(cè)量通過孔(kǒng)闆的流體(ti)的流量,見(jiàn)式(1):

　　式中：ｑｖｎ—流(liu)體在标準(zhǔn)參比條件(jiàn)下的體積(jī)流量；ｃ—流出(chū)系數；ε—可膨(péng)脹性系數(shu)；β—直徑比；ｄ—操(cao)作條件下(xià)孔闆開孔(kǒng)直徑；ΔＰ—差壓(yā)；ρ１—流體在操(cao)作🔴條件下(xia)上遊取壓(yā)孔處密度(dù)；ρｎ—标準參比(bǐ)條件下的(de)密度。
　　标準(zhǔn)孔闆流量(liang)計具有技(ji)術成熟,生(sheng)産安裝标(biāo)準化,性能(néng)穩定等優(yōu)點,廣泛用(yong)于石化和(he)城鎮燃氣(qi)行業的天(tiān)然氣測量(liàng)。但由于其(qi)複雜的測(ce)量原理和(hé)苛刻的安(ān)裝條件及(ji)對流體性(xing)能的嚴格(ge)要🤟求,存在(zài)較多影響(xiǎng)其測量結(jié)果精度的(de)因素。結合(hé)多年來對(duì)标準孔闆(pan)流量計的(de)工藝設計(jì)👉使用及維(wei)護經驗,簡(jian)要論❓述一(yi)下影響标(biāo)準孔闆流(liú)量計測量(liang)天然氣流(liú)量精度的(de)因素并提(ti)出應對措(cuò)😍施。
1工藝設(shè)計.上的影(yǐng)響因素
1.1前(qian)端直管道(dao)不符合規(gui)範要求
　　在(zai)輸配站場(chǎng)中，由于受(shòu)場地和工(gōng)藝的流程(cheng)的限制,不(bú)🔴可♻️避免的(de)要在節流(liu)孔闆前端(duān)設置三通(tong)、彎頭、閥門(mén)、等管件和(he)輸配設🈲備(bei)。标準孔闆(pan)流量計測(cè)量天然氣(qì)的前提是(shì)流體爲充(chong)分發展的(de)紊流狀态(tai)的單相流(liu)，流速在管(guan)道内沿軸(zhou)線均勻🏃對(dui)稱分布。節(jiē)流孔闆前(qian)端的管件(jiàn)和輸配設(she)備🔆必将對(dui)天然氣形(xíng)成阻流💯、轉(zhuǎn)向和流速(su)☔分布的改(gai)變,爲了獲(huo)得符合要(yào)求的流🌈體(tǐ),必須要使(shǐ)節流裝置(zhi)前⛹🏻‍♀️端和阻(zǔ)流件之間(jiān)有足夠長(zhǎng)🆚的直管段(duàn)。按照GB/T21446 - 2008 5.3的規(guī)定,孔闆與(yǔ)阻流件間(jian)的最短長(zhang)度應符✔️合(hé)表1規定。

　　由(you)表1可知，除(chu)去在β取極(jí)小值的0.2的(de)情況外,對(dui)于其他⭕的(de)β值前端直(zhí)管段普遍(bian)在20D以上。對(dui)于這樣的(de)直管段長(zhǎng)度要求♍,在(zai)工👅藝設計(ji)上顯然是(shi)難以完全(quán)滿足規範(fàn)要求的。因(yin)此在前端(duan)直管長度(dù)上不是所(suǒ)有标準✌️孔(kǒng)闆流量🌈計(ji)都能夠滿(mǎn)足規範要(yao)求的。這是(shì)影響标準(zhǔn)孔闆流量(liang)計測量精(jing)度-大因素(su)。
1.2 采用了較(jiao)大的計量(liang)管或較大(dà)的孔徑比(bi)
　　在進行流(liu)量計設計(jì)時,一般會(huì)上浮一定(ding)的裕量,采(cai)用⭐較‼️大的(de)計量管。但(dan)在實際的(de)供氣中,用(yong)氣量往往(wang)達不到設(shè)計流量,造(zào)成在👅運行(hang)時天然氣(qì)流體的管(guǎn)徑雷諾數(shù)較小。根據(jù)流體力學(xue),天然氣管(guan)徑雷諾數(shù)🌈越小其質(zhì)子和其中(zhōng)的微粒擴(kuo)散越弱,這(zhè)既不利于(yu)天然氣流(liu)體在計量(liàng)管内形成(chéng)流速分布(bù)均勻的紊(wěn)流,又會造(zào)成固♍體微(wēi)粒凝聚形(xing)🈲成兩相流(liu)。同時雷諾(nuo)數越小流(liú)體抵禦♌管(guan)道内壁粗(cū)糙度💃🏻影響(xiǎng)的能力越(yuè)⭐弱。因此計(ji)量管選擇(zé)過大将會(huì)對測量結(jié)果的精度(dù)産生不利(li)影響。從表(biao)1可知在同(tóng)一阻流件(jian)下,孔徑比(bǐ)👄越大要求(qiu)前端直管(guan)段越長,這(zhe)就意味如(ru)果采用的(de)💯β值越大,越(yuè)難✊以滿足(zú)規範的技(ji)術要求。因(yīn)此在設計(ji)中采用大(dà)管徑計量(liàng)管或是大(da)孔徑比，都(dōu)将對測量(liang)結果的精(jing)度産生不(bú)利影響。
1.3 采(cǎi)用先調壓(ya)後計量的(de)工藝
　　該方(fāng)式可在标(biāo)準孔闆處(chu)可以得到(dào)較穩定的(de)靜壓,但是(shì)調壓閥🔱卻(que)會嚴重影(yǐng)響天然氣(qi)的流态。目(mù)前調壓閥(fa)體内的天(tian)然氣通道(dào)絕大部分(fen)爲U型通道(dao),且閥口開(kai)度隻有10來(lai)毫米甚至(zhi)幾毫米,天(tian)然氣在經(jing)過調壓閥(fá)後,流💞态和(hé)流速都變(bian)得極爲不(bu)穩定⭐,并且(qiě)調壓閥閥(fa)口開度㊙️頻(pin)繁的調節(jiē)還會引發(fa)天然氣脈(mo)動流。天然(ran)氣的流态(tai)根本不能(neng)滿足标準(zhun)孔闆流量(liang)✊計測量天(tiān)然氣㊙️的關(guān)于流體流(liu)态的規定(ding),這必将對(dui)測量結果(guo)的精度産(chan)生較大的(de)影響。這種(zhǒng)影響的大(dà)小根本沒(méi)法從理論(lùn)上評估。.
1.4流(liu)動調整器(qì)與孔闆間(jian)距離不符(fú)合要求
　　流(liu)動調整器(qi)可以減小(xiao)孔闆前端(duan)直管段的(de)長度,在安(ān)裝位置上(shàng)對于不同(tóng)的前端阻(zu)流件是有(you)嚴格要求(qiu)的🏃🏻‍♂️。在工❗藝(yì)設計中，往(wang)往沒有考(kao)慮前端阻(zu)流器的類(lei)型和阻流(liu)件與孔闆(pan)間的距離(lí),而将流動(dong)調整器與(yǔ)孔闆間的(de)距離都簡(jiǎn)化爲13倍計(ji)量管内✂️徑(jìng),或者直接(jie)将流動調(diao)整器與上(shang)遊計量管(guǎn)連接。按照(zhào)GB/T21446- 2008相對于不(bu)同的阻流(liú)件及其與(yǔ)孔闆間的(de)距離，流動(dòng)調整器🛀🏻與(yu)孔闆間🚶‍♀️的(de)距離應符(fu)合表2規定(ding)。

　　表2的數據(ju)時在通過(guo)大量實驗(yan)的基礎上(shang)得出的數(shu)據,是标準(zhun)孔闆流量(liàng)計準确測(ce)量的前提(tí)。如不嚴格(ge)執行表2的(de)🏃‍♀️技術要求(qiu)，将會對測(ce)量結果産(chǎn)生附加不(bu)确定度,其(qí)影響☁️程度(du)隻🤩有通過(guò)在線校準(zhun)評估。
1.5 計量(liang)系統組件(jian)的影響
　　标(biao)準孔闆流(liu)量計要實(shí)現對天然(ran)氣流量的(de)測量,除🐕了(le)✊節流裝置(zhì)外還需要(yao)配備二次(ci)儀表、流量(liàng)計算機以(yǐ)及🈲信号💛處(chù)理👅與采集(jí)設💔備,其計(ji)量系統組(zu)成如圖1。

　　從圖1可以(yi)看出，節流(liú)裝置隻是(shi)産生差壓(ya)，要測量天(tiān)然👣氣✨的流(liú)量必須依(yi)靠壓力、 差(chà)壓變送器(qi) 、 溫度變送(song)器 、密度傳(chuán)感器等二(èr)次儀表測(cè)量相應的(de)參數并經(jīng)信号隔離(lí)、采🧡集和轉(zhuan)換後輸人(rén)流量計算(suan)機進行計(jì)算。因此二(èr)次儀表✏️、信(xìn)号隔離器(qi)的精度等(děng)級和性能(neng)以及流量(liang)🙇🏻計算機的(de)流量☁️計算(suan)方🈲法,都會(huì)對天然氣(qi)的流量測(cè)量結果直(zhí)接♍的影響(xiang)。在進行計(ji)量系統設(shè)計🤩時由于(yu)對二次儀(yí)表及信💋号(hao)隔離器的(de)🙇‍♀️精度等級(jí)選擇過低(dī),最終導🍓緻(zhì)天然氣的(de)測量精度(du)超出規定(ding)的範圍。根(gēn)據GB/T18603 - 2014的規定(dìng)在不同測(ce)量等級的(de)計量系統(tong)中二次儀(yi)表的精度(du)等🚶級應符(fú)合表3要求(qiu)📱。

　　另外流量(liang)計算機的(de)計算模型(xíng)編程方法(fa)、數據采集(ji)⛱️周期💯、累計(jì)算🍉法也會(hui)對最終的(de)測量結果(guǒ)産生影響(xiang)🈲。
2安裝上的(de)影響因素(su)
2.1節流裝置(zhì)及前後直(zhi)管段安裝(zhuang)影響因素(sù)
　　标準孔闆(pan)流量計的(de)測量公式(shi)中的流出(chū)系數c是在(zài)😄嚴格的試(shi)驗條件下(xia)得出的,現(xiàn)場的安裝(zhuāng)必須嚴格(ge)‼️按照GB/T21446 -2008執行(hang)，才能确保(bǎo)😄流出系數(shù)c不發生變(biàn)化。标準孔(kong)👨‍❤️‍👨闆流量計(jì)的調整器(qi)、計量管、節(jie)流裝置等(deng)都通過法(fǎ)蘭連接,在(zài)安裝是容(rong)易出現各(ge)🌈個部件不(bu)同心，導緻(zhì)孔闆中心(xin)和計量管(guǎn)軸線不在(zài)同一直線(xiàn)上或孔闆(pan)端面與軸(zhóu)線不垂直(zhi)。GB/T21446 -2008要求孔闆(pǎn)與軸線傾(qīng)斜度不得(dé)超過1°,如果(guǒ)🐇超過允許(xǔ)範圍會使(shǐ)測量‼️結果(guǒ)偏小。通過(guo)現場試驗(yàn)當孔闆傾(qīng)斜度超過(guò)1°時,測量誤(wu)差随β的增(zēng)⛷️大而增大(dà),最大可達(da)-3.5%
2.2二次儀表(biǎo)安裝影響(xiǎng)因素
(1)壓力(lì)、差壓變送(song)器的導壓(yā)管彎管半(ban)徑過小，管(guan)道坡度不(bú)夠,會造成(cheng)壓力、 差壓(yā)波動失真(zhēn)。鉑電阻安(ān)裝方向不(bu)對或插入(ru)深度不符(fú)合要求，會(huì)造成溫度(du)測量誤差(cha)。這些會導(dǎo)緻因壓力(li)、差壓、溫度(dù)測量誤差(cha)而影響天(tian)然氣測量(liàng)結果🌈的精(jing)度。
(2)在标準(zhun)孔闆流量(liang)計計量系(xì)統中，現場(chǎng)變送器與(yǔ)信🛀号隔🧑🏽‍🤝‍🧑🏻離(li)器✔️之間都(dou)采用 屏蔽(bì)電纜 連接(jie)。屏蔽層應(yīng)在控制端(duān)與工作接(jie)地連接,現(xiàn)場端浮空(kōng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。一🐅些計量(liàng)系統錯誤(wù)的采用兩(liǎng)端都與工(gong)作接地連(lián)☂️接,或直接(jiē)将屏蔽層(céng)與防雷接(jiē)地連接。這(zhè)些錯✔️誤連(lián)接🌈不但起(qǐ)不到防電(dian)磁幹擾的(de)作用，反而(ér)會在💛屏蔽(bì)層的兩端(duan)形成🈲電勢(shi)差,引起變(bian)送器測量(liang)信号的傳(chuan)輸誤差。
3使(shǐ)用維護的(de)影響因素(su)
(1)天然氣中(zhōng)管道中積(jī)聚液态水(shuǐ)或是在工(gōng)藝中使用(yòng)壓🙇‍♀️縮機㊙️加(jia)壓，都會引(yin)發天然氣(qì)流體脈動(dòng)流。脈動流(liu)會引㊙️起壓(yā)🔴力和差壓(yā)的呈🌈周期(qī)性的突變(bian),使壓力、差(chà)壓測量不(bú)準确。在運(yùn)行中難免(mian)會在孔闆(pan)、計量管、導(dao)壓管内沉(chen)積粉塵和(hé)積液。由于(yú)天然氣的(de)連續沖蝕(shi)，計量管内(nei)壁❗、孔闆的(de)粗糙度增(zēng)大。這些因(yīn)素都會導(dao)緻測量結(jie)果偏差。
(2)在(zài)使用中注(zhu)重對二次(cì)儀表的校(xiao)驗,忽視了(le)對節流裝(zhuāng)置、孔闆的(de)檢查和信(xìn)号隔離器(qi)的校驗。計(jì)量系統作(zuò)爲一個整(zheng)體,其中任(ren)何📐一個環(huán)節出現誤(wù)差都會導(dao)緻天然氣(qì)的✨測量誤(wù)差。
(3)目前多(duō)數标準孔(kǒng)闆流量計(ji)計量系統(tǒng)采用離線(xiàn)氣質分析(xi)🔞，一個月或(huò)一個季度(du)進行一次(ci)采樣分析(xī)，并将分析(xi)結果輸人(rén)流量計👣算(suan)機用于流(liu)量計算。而(ér)現場天然(ran)氣其組分(fen)是在不斷(duàn)變化的,這(zhè)種離線分(fen)析的方式(shì)必然會對(dui)測量結果(guo)産㊙️生影響(xiǎng)。
4應對措施(shi)
4.1在設計上(shàng)簡化工藝(yi)流程,保證(zheng)前端直管(guan)段的長度(du),流動調整(zhěng)💛器要嚴格(ge)按規定的(de)位置設計(ji)在滿足流(liú)💞量的情況(kuang)下采用小(xiǎo)計量管和(hé)較小的β值(zhí),以犧牲一(yī)定的壓力(li)來确保前(qián)端直管段(duan)長度和☔天(tian)然氣流态(tai)❤️符合規範(fàn)😍要求。嚴格(gé)執行先計(ji)😍量後調壓(yā)的流程,避(bi)免計量受(shou)調壓的影(yǐng)響。計量儀(yi)表應由計(jì)量工程師(shī)🍉根據流量(liang)、壓力等參(can)數選擇,使(shǐ)其精度等(děng)級、量程和(he)性能滿足(zú)測量要求(qiú)。
4.2安裝是确(què)保标準孔(kong)闆流量計(jì)測量準确(que)的重要保(bao)證
　　安裝時(shí)重點控制(zhì)孔闆、計量(liang)管的同心(xīn)度。用于與(yǔ)計量管連(lián)接的管道(dao)要嚴格檢(jiǎn)查内壁粗(cu)糙度和内(nei)徑是否符(fú)合要求。加(jia)強二次儀(yí)表安裝、布(bu)線控制,避(bi)免💋二次儀(yí)💃🏻表引人誤(wù)差的影響(xiǎng)因素。
4.3 對天(tian)然氣進行(hang)除塵、脫水(shui)處理,減少(shao)粉塵、液态(tài)水對❤️測量(liàng)結果的影(yǐng)響
　　在工藝(yì)上設置進(jìn)站緩沖設(shè)備，消除流(liú)體的脈動(dong)。定期對孔(kǒng)闆、節❓流裝(zhuāng)置、二次儀(yí)表進行檢(jiǎn)查維護,根(gēn)據流量适(shi)時調整孔(kong)闆🐕孔徑🌈,根(gen)據計量管(guan)、孔闆的粗(cu)糙度,對流(liú)出系數進(jin)行修正。定(ding)期🏃校驗時(shí)既要對二(èr)次👉儀表隔(gé)離器進行(hang)單獨校驗(yan)，又要對整(zhěng)個計量系(xi)統🏃🏻進行聯(lian)校，以确保(bao)測量結果(guo)的準确。縮(suō)短氣質采(cǎi)樣分析周(zhou)期,盡量減(jian)少因氣質(zhi)參數引起(qi)的測量誤(wu)差。對于大(da)流量及重(zhòng)要測量點(dian)應進行周(zhou)期性的在(zai)線校準，檢(jiǎn)查計量系(xi)統是否符(fu)合技術要(yao)求,實際不(bu)确定度超(chāo)出🏃🏻技術要(yao)求時應進(jìn)行在線校(xiào)準系數🌐修(xiu)正🚶‍♀️。
5結束語(yu)
　　随着二次(ci)儀表的應(ying)用,因二次(cì)儀表測量(liàng)誤差造成(cheng)的影響越(yue)來越小，流(liú)量計算機(jī)的應用,使(shǐ)流量計算(suan)變得快捷(jié)準确，避免(miǎn)了人工計(jì)算流量的(de)誤差。标準(zhǔn)孔闆流量(liàng)計測量的(de)先💞決條件(jiàn)是流體爲(wèi)充分發展(zhan)的紊流狀(zhuang)态的單相(xiàng)流，流速在(zai)管道内沿(yán)軸線均勻(yun)對稱分布(bu)。其流出系(xì)數也是假(jia)定流體⛷️雷(léi)諾數大于(yú)10°,且孔闆前(qián)端有很長(zhang)的直管段(duàn)🐕的試驗條(tiáo)件下得出(chū).的。由此可(kě)見天然🥵氣(qi)的流态、管(guan)徑雷諾數(shu)以及前端(duān)直管段長(zhang)度對測量(liang)結果的精(jing)度起至🐪關(guān)重要的作(zuò)用,在實踐(jian)中應重點(diǎn)考慮這三(sān)個方面的(de)要求。

以上(shang)内容源于(yú)網絡，如有(you)侵權聯系(xì)即删除!