摘要：從集(jí)輸氣站孔(kong)闆流量計(ji) 計量操作(zuò)的角度出(chu)發，在分析(xi)孔闆流量(liàng)計壓差計(ji)量和流量(liàng)測量原理(lǐ)的基礎上(shàng)，結合儀表(biǎo)、溫度、壓力(lì)及壓差等(děng)對流量的(de)影響，闡述(shu)操作過程(chéng)中，應重視(shi)壓力和壓(yā)差對高壓(yā)外輸用戶(hù)的影響，以(yǐ)及壓差對(duì)低壓外輸(shu)用戶計量(liang)精度的影(ying)響。通過科(kē)學選取合(hé)适的壓差(cha)量程提高(gao)輸氣計量(liang)精度，減🔆少(shǎo)不必要的(de)損失，實現(xiàn)計量創效(xiao)的目的。
　　孔(kong)闆流量計(ji)由一次裝(zhuāng)置(孔闆、取(qu)壓裝置和(he)前後直管(guan)段)和二次(cì)儀表(溫度(du)傳感器、 壓(ya)力變送器(qi) 、 差壓變送(sòng)器 和 流量(liàng)計 )構成［1］。一(yi)次裝置即(jí)節流裝置(zhi);二次儀表(biǎo)即流量運(yùn)算裝置☀️，壓(ya)力和差壓(yā)變送器分(fen)别将節流(liu)裝置中的(de)壓力和壓(yā)差信号轉(zhuan)換成标準(zhǔn)直流電流(liu)4～20mA信号，溫度(du)傳感器将(jiang)✂️通過節流(liú)裝置的流(liu)體溫度轉(zhuǎn)換成電阻(zu)信号，流量(liàng)積算儀将(jiang)前三者信(xìn)号進行充(chong)分運算得(de)出✉️計量流(liu)量。
　　由于孔(kong)闆流量計(jì)工序簡單(dān)、計量可靠(kao)而且成本(běn)不高，在氣(qì)體、液㊙️體和(he)蒸汽流量(liàng)計量中被(bei)廣泛應用(yong)。特别是在(zai)天然氣計(jì)量交易過(guò)程中，孔闆(pǎn)流量計的(de)應用占90%以(yi)📧上。爲此，針(zhēn)對孔闆計(ji)量方法形(xíng)🌍成一套天(tian)然氣流量(liàng)計量标準(zhun)SY/T6143-1996［2］，目的就是(shi)要按照标(biāo)準要求安(an)裝🔞孔闆計(jì)量設備并(bing)規範操🌏作(zuo)，把系統和(he)🌈不确定性(xìng)誤差控制(zhi)在允許的(de)範圍之内(nèi)。
　　從集輸氣(qì)站計量的(de)角度出發(fa)，重點闡述(shù)加強管理(lǐ)和操作、提(tí)高計量精(jīng)度的方法(fǎ)，并以大嶺(ling)集輸氣站(zhan)3個管🙇🏻道用(yong)戶端爲研(yan)究對象，在(zai)分析溫度(du)、壓力及壓(yā)差等各要(yao)素對流量(liang)影響的基(ji)🏃‍♂️礎上，定量(liàng)研究各要(yao)⛹🏻‍♀️素對計量(liàng)🔆精度的影(yǐng)響，以得到(dào)提高孔闆(pan)流量計計(ji)量精度的(de)方法。
1孔闆(pan)流量計的(de)結構和測(cè)量原理
　　孔(kong)闆流量計(jì)的結構相(xiang)對簡單，安(ān)裝時在輸(shu)氣管道⛹🏻‍♀️裏(li)放入一個(ge)與管軸垂(chui)直的圓孔(kǒng)金屬闆(即(jí)孔闆)，作爲(wèi)壓差計🚶‍♀️量(liang)的節流元(yuán)件，孔闆中(zhōng)心要與管(guǎn)道中心線(xian)一緻，但根(gen)據孔闆裝(zhuang)置取壓方(fāng)式的差異(yì)，分爲法蘭(lán)取壓孔闆(pǎn)(圖1)和角接(jie)取壓孔闆(pan)。不同的是(shi)法蘭取壓(yā)在孔闆上(shang)遊和下遊(you)各有一個(gè)放置測壓(yā)管的取㊙️壓(ya)孔，通過測(ce)壓管測出(chū)管道内上(shang)、下遊的壓(yā)力👅得出壓(ya)差，進而計(jì)算流量;角(jiao)接取壓孔(kǒng)闆可以單(dan)獨鑽孔🍉取(qǔ)壓或環隙(xì)取壓，原📧理(li)與法蘭取(qu)壓孔闆相(xiang)似。

D———測(cè)量管道内(nèi)徑;d———工作條(tiáo)件下孔闆(pan)開孔直徑(jing);E———孔闆厚度(dù);e———孔闆✍️開孔(kǒng)厚度;lt———上遊(yóu)取壓孔間(jiān)距;t2———下遊取(qu)壓孔間👅距(jù);φ———取壓孔直(zhi)徑🌈;F———孔闆🚩斜(xie)角🍉
　　天然氣(qì)流經孔闆(pǎn)時，流束局(jú)部收縮，流(liu)速加快，靜(jing)壓力降🔞低(dī)，在👈孔😍闆前(qián)後形成壓(yā)差。孔闆的(de)流量測量(liang)以氣流🤞的(de)流速越大(dà)壓🚶‍♀️差就會(hui)越大爲依(yi)據，它們之(zhi)間符合能(néng)量守恒定(ding)律和流體(tǐ)連續性方(fāng)㊙️程。李長俊(jun4)和張永紅(hóng)對天然氣(qi)流量計算(suàn)進行了詳(xiáng)細的推導(dǎo)［3，4］，得👨‍❤️‍👨到了天(tian)然氣體積(jī)流量Qn計算(suan)公：

　　其中，秒(miǎo)計量系數(shù)An(3.1794×10－6)、流出系數(shù)C、漸進速度(du)系數E、孔闆(pan)開孔直徑(jìng)d、超壓縮因(yīn)子FZ和流動(dong)溫度系數(shu)FT均可看作(zuò)常數;p1爲孔(kong)闆上遊絕(jue)對靜壓;Δp爲(wèi)孔闆前後(hou)壓差;FG爲相(xiàng)對密度系(xì)♈數;ε爲可膨(peng)脹系🐕數。可(kě)以看出，氣(qì)體的體積(ji)流量與d、p1和(he)Δp有關。
2影響(xiang)流量計量(liang)的因素
　　對(duì)集輸氣站(zhàn)來說，計量(liàng)因素主要(yao)受控于計(ji)量設備、氣(qì)源🐪性質和(hé)🐅輸氣條件(jiàn)。其中計量(liang)設備的影(yǐng)響誤差相(xiang)對固定，且(qie)在允許範(fàn)圍之内。氣(qì)源性質包(bao)括密度、壓(yā)縮因子等(deng)受氣體差(chà)異和含飽(bǎo)和水⭐(油)的(de)影響，隻要(yao)加強管理(lǐ)、規範操🈲作(zuo)、準确掌握(wo)其密度變(bian)化并做好(hǎo)氣液分離(lí)，這類誤差(cha)也能得到(dao)有效控制(zhi)。這樣式(1)可(kě)以進一步(bu)簡化爲:
其(qí)中，Kn爲孔闆(pan)流量計常(cháng)規參數修(xiū)正系數，

　　基(jī)于大嶺集(jí)輸氣站的(de)工作經驗(yàn)，結合輸氣(qì)計量的溫(wen)度⭕、壓力、壓(yā)差和流量(liang)數據進行(háng)研究。大嶺(lǐng)集輸氣站(zhàn)2010年建成并(bìng)投産，設計(ji)輸🔞氣能力(lì)每天254萬方(fang)，氣源來自(zì)八屋氣站(zhan)，2016年供氣用(yong)戶3個，其中(zhong)高壓部分(fen)經分離器(qi)過濾直接(jie)供給吉林(lin)銷售CNG大嶺(ling)站，另一部(bu)分經分離(lí)器過濾、水(shui)套爐和調(diao)壓撬調壓(ya)後供給長(zhǎng)燃和長天(tian)，夏天最低(di)日輸氣5萬(wan)方，冬季最(zuì)高日輸氣(qì)88萬方，全年(nián)外輸天然(ran)氣近2億方(fāng)，承🔴擔着分(fèn)公司近三(san)分之一的(de)輸氣任務(wu)。下面以CNG、長(zhang)天和長燃(ran)供氣用戶(hù)(管道公稱(cheng)直徑分别(bie)爲100、150、200mm)爲例進(jin)行說明。
2.1不(bu)同孔闆結(jie)構對Kn的影(yǐng)響
　　選取CNG、長(zhang)天和長燃(ran)用戶用氣(qi)穩定時間(jiān)段的輸氣(qi)數據♋進行(hang)分🏒析，以天(tiān)然氣體積(jī)流量Qn爲縱(zòng)坐标，溫壓(yā)梯度變化(huà)參數3600′爲橫(heng)坐标，得出(chu)3個用戶計(jì)量設備的(de)Kn'存在差異(yì)(Kn'=Kn/3600)，經拟合發(fa)現(圖😄2、表1)，在(zai)不同條件(jiàn)下，CNG用戶Kn'值(zhí)誤差小于(yú)2%，長天用戶(hu)Kn'值誤差小(xiao)于3%，長燃用(yòng)戶Kn'值誤差(cha)小于5%，可以(yi)明确的是(shì)輸氣壓力(lì)越高流🔞量(liàng)波動越小(xiao)，Kn'值誤差就(jiu)越小，Kn值誤(wu)差也🌈就越(yuè)小。但從誤(wù)差範圍看(kan)，一套标準(zhǔn)計量設備(bèi)引起的計(jì)量誤差在(zài)😄允許範圍(wéi)内。因此，集(ji)輸氣站可(ke)通過計算(suan)❤️不同管道(dào)孔闆計量(liàng)的Kn，簡化生(sheng)産過🧑🏽‍🤝‍🧑🏻程中(zhōng)的流量計(jì)算過程，從(cong)而結合輸(shu)💋氣任務動(dòng)态地做好(hao)計量操作(zuo)，完成❄️輸氣(qì)任務。


2.2溫度、壓(ya)力和壓差(chà)對輸氣計(jì)量的影響(xiang)
　　同一計量(liàng)設備常數(shù)Kn一定，對流(liú)量有影響(xiang)的有溫度(du)、壓力和壓(ya)💜差3個參數(shù)。表2列出了(le)同一用戶(hu)計量過程(chéng)中兩個參(cān)數相同另(lìng)一個不同(tóng)時的流量(liàng)變化，可以(yi)看出，當兩(liǎng)個參數相(xiàng)同時，溫度(du)變化對流(liu)量的改變(bian)是有限的(de)，而壓力和(hé)壓差的波(bō)動對流量(liàng)的影響比(bǐ)較大。對于(yu)高壓外輸(shū)用戶CNG來說(shuo)，進站壓力(li)受氣源供(gong)🥵氣與站内(nèi)輸👈氣的雙(shuang)重影響，波(bo)動較大，但(dan)它與壓差(chà)共同影響(xiang)着流量，是(shi)高壓外輸(shū)用戶最主(zhǔ)要的兩個(ge)參數;而對(dui)于調壓外(wai)輸用戶長(zhang)天和長📱燃(rán)🔴來說，由于(yu)有調壓撬(qiào)進行壓力(lì)調節，因此(ci)💰壓力波動(dòng)範圍顯著(zhe)變小，這樣(yàng)壓差就成(cheng)爲了反映(ying)流量的最(zui)主要參數(shù)⛱️。

3根據壓差(cha)選擇合适(shì)的量程
　　對(duì)集輸氣站(zhàn)來說，除了(le)加強管理(lǐ)和規範操(cāo)作外，結合(hé)壓差選🙇🏻擇(zé)㊙️好孔闆的(de)量程成爲(wei)提高孔闆(pǎn)流量計計(ji)量精度的(de)關鍵。在輸(shū)氣過程中(zhōng)，用戶在不(bú)同時間段(duan)和不同季(jì)節的用氣(qi)需求是變(biàn)化的⛷️，更換(huan)孔闆的❗方(fang)法比較直(zhi)接。但是如(ru)果需要經(jīng)常更換，會(huì)因孔闆有(yǒu)限和頻繁(fán)操作而不(bu)現🔆實，并且(qie)更換孔闆(pan)的過程就(jiù)會影響計(jì)量精度，這(zhè)時就要考(kǎo)慮調節計(ji)量量程，具(jù)體方法🌍有(you)以下兩種(zhǒng)。
3.1選取合适(shì)的孔闆量(liàng)程
　　對于CNG高(gāo)壓外輸用(yong)戶，從表1數(shù)據來看，最(zui)大壓差爲(wei)22kPa，但在選👣擇(ze)壓🏃‍♂️差量程(cheng)時，不能完(wan)全以統計(jì)的最大壓(ya)差爲依據(ju)，因爲外輸(shū)壓㊙️力的變(bian)化不受集(ji)輸氣站控(kòng)制，需要根(gen)👄據具體情(qíng)況進一步(bu)計算，如最(zuì)大瞬時流(liu)量☎️值爲15000m3/h，但(dàn)進站壓力(lì)爲1.5、5.4MPa時，最大(dà)壓🥵差分别(bie)爲73、20kPa(實際統(tǒng)計數據)，考(kao)慮到數據(jù)的有限性(xing)，因此最大(dà)壓差量程(chéng)範🧡圍選擇(ze)0～100kPa爲宜🐉。對于(yu)低壓用戶(hù)來說，以長(zhǎng)天爲例，當(dang)最💰大瞬時(shí)流💛量爲15000m3/h，進(jin)站壓力🔞爲(wèi)0.7、1.2MPa時，最大壓(yā)差分别爲(wèi)36、18kPa(實際統計(ji)數據)，最大(dà)壓差量程(chéng)範圍爲0～60kPa即(ji)可滿足;當(dāng)最大瞬時(shí)流量爲23000m3/h，進(jin)站壓力爲(wèi)0.8、1.1MPa時，最大壓(yā)差分别爲(wèi)80、52kPa(實🌍際統計(jì)數據)，最大(dà)壓差量程(chéng)範圍爲0～100kPa即(jí)可滿足。
3.2動(dòng)态調節孔(kǒng)闆量程範(fàn)圍
　　當集輸(shu)氣站某一(yi)時期輸氣(qi)量減少或(huo)加大，更換(huan)孔闆又不(bú)現實時，可(kě)以考慮動(dòng)态調節孔(kǒng)闆量程。
　　如(rú)長燃用戶(hu)，原最大壓(yā)差Δp1設定爲(wèi)100kPa，由于用氣(qi)淡季到來(lai)，持續一段(duàn)時間内最(zuì)大流量不(bú)超過18000m3/h，溫度(dù)爲5～12℃、壓力爲(wei)0.9～1.0MPa，壓差不大(dà)于42kPa，爲了💋計(jì)量準确，将(jiang)最大壓差(chà)調整爲70kPa就(jiù)能滿足要(yào)求📞。同時要(yao)校驗儀📱表(biao)，使它符合(hé)JB/T10564-2006［5］的規定💜，最(zui)大流量Qn1爲(wèi)30000m3/h，壓差需降(jiang)爲70kPa，最大💃流(liú)量需降爲(wei)25000m3/h。由Δp1/Δp2=(Qn1/Qn2)2(Δp2爲實♋際(ji)最大壓差(cha)✊)可知最大(dà)壓差降爲(wei)70kPa時，實際最(zuì)大流量🏒Qn2'=25100m3/h，這(zhe)時模拟電(diàn)流🔞值應滿(man)足25100/25000=(20－4)/(In2'－4)，In2'的值爲(wèi)19.94mA，即在電流(liu)信号記錄(lu)儀制式爲(wèi)4～20mA的情況下(xià)，原參數爲(wèi)20mA時❗，每小時(shi)走字1000個，調(diào)整後爲19.94mA走(zǒu)字1000個，但⛹🏻‍♀️積(jī)算儀滿刻(kè)度爲❄️20mA，就🙇‍♀️需(xū)計算出調(diao)整後20mA對應(ying)的走字數(shù)♊爲每小☎️時(shí)1004字，作爲校(xiào)驗儀表的(de)參考［6］，即(20－4)/(19.94－4)=Sn2/1000(Sn2爲(wèi)積算儀滿(mǎn)刻度時走(zou)的字數)。
4結(jie)束語
　　在集(jí)輸氣站計(ji)量過程中(zhong)，要想提高(gāo)孔闆流量(liàng)計的計量(liang)精度，就要(yao)加強管理(li)并規範操(cao)作。除了按(àn)照标準進(jin)行孔闆計(ji)量設備的(de)安裝并做(zuò)好維護和(he)運行外，還(hai)要做好孔(kǒng)闆計量✉️的(de)科學🏃🏻‍♂️操作(zuò)，正确使用(yong)孔闆流量(liàng)計。
　　管理和(hé)操作上要(yào)重視對氣(qi)源的掌握(wò)和跟蹤，不(bú)同氣田的(de)天然氣密(mi)度存在差(cha)異，集輸氣(qì)站氣源不(bú)單一時，輸(shu)氣密度不(bu)能保持長(zhǎng)期穩定不(bú)變，因此，建(jiàn)議集輸氣(qi)❤️站要建立(li)氣樣🛀取樣(yàng)台賬記錄(lù)和規範要(yào)求，定期根(gēn)據實測校(xiao)正天然氣(qì)密度。同時(shí)，加強分離(lí)器❄️的使用(yòng)和保養，做(zuo)好排液，确(què)保氣水(油(yóu)✍️)進站後能(néng)夠🐕有效分(fèn)離，避免因(yīn)天然氣中(zhōng)含有飽和(he)水造成的(de)計量誤差(chà)。計⛱️量上要(yào)做好技☀️術(shù)調控，對于(yú)高壓外輸(shu)用戶要重(zhòng)點考慮壓(yā)力和壓差(chà)兩個因素(su)❗，同時壓差(chà)量程選取(qu)時要充分(fèn)考慮到壓(ya)力波動的(de)影響。對于(yú)低壓外輸(shu)用戶，因爲(wei)壓力波🔞動(dong)範圍小，壓(yā)差爲最主(zhu)要因素，最(zuì)大壓差變(biàn)化在量程(chéng)合理範圍(wéi)即可。總之(zhī)，從提高👈集(ji)輸氣站操(cao)作計量精(jīng)度來看，要(yao)充分考慮(lü)高👣壓外輸(shu)和💯低壓外(wài)輸用戶的(de)區别，加強(qiang)✨管理，規範(fan)操👉作，科學(xue)選擇壓差(cha)量程，使集(ji)輸氣站的(de)孔闆計量(liàng)更加精确(què)。

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