摘要(yao)：孔闆流(liu)量計 是(shi)一種廣(guang)泛使用(yong)的容積(ji)式流量(liang)計，本文(wen)簡要叙(xu)述了孔(kong)闆流量(liang)計的工(gong)作原理(li),對孔闆(pan)流量計(ji)的計量(liang)誤差及(ji)原👉因進(jin)行了分(fen)析并提(ti)出了相(xiang)應的措(cuo)施，給㊙️工(gong)程技術(shu)人員提(ti)供一定(ding)的幫💁助(zhu)。
0引言
　　孔(kong)闆流量(liang)計結構(gou)簡單，操(cao)作較方(fang)便，使用(yong)技術成(cheng)熟，使得(de)📱其🔞在管(guan)道計量(liang)中得到(dao)廣泛應(ying)用，據統(tong)計，目前(qian)孔闆流(liu)量計是(shi)我國天(tian)然氣管(guan)道計量(liang)用得最(zui)多的🥵計(ji)量設備(bei)，占整個(ge)貿易計(ji)量的50%左(zuo)右。爲了(le)規範孔(kong)闆流量(liang)計量，國(guo)家專門(men)制定了(le)GB2628和SY/T6143計量(liang)标準，對(dui)計量系(xi)統進行(hang)了說明(ming)和要求(qiu)，同時，也(ye)出台天(tian)然氣場(chang)站儀表(biao)配備指(zhi)南💃，對🈚計(ji)量系統(tong)儀器儀(yi)表精度(du)等級進(jin)行了要(yao)求。但是(shi)由于孔(kong)闆流量(liang)計計量(liang)系統的(de)結構特(te)點,決定(ding)了會産(chan)生兩種(zhong)誤差，一(yi)種是基(ji)本🔞誤差(cha)，這是流(liu)量計本(ben)身所存(cun)在的誤(wu)差，第二(er)種是附(fu)加誤差(cha)，是由于(yu)流量計(ji)在使用(yong)時偏離(li)了标準(zhun)條件産(chan)生的。由(you)🐅于人爲(wei)操作的(de)環節多(duo)，且🏃🏻天然(ran)氣這一(yi)物質的(de)計量是(shi)一種連(lian)續的、不(bu)可重複(fu)的計量(liang)，若不加(jia)以适時(shi)監控，所(suo)引起的(de)計量附(fu)加誤差(cha)相當大(da)，尤其當(dang)天然氣(qi)作爲商(shang)品進行(hang)貿易結(jie)算時，爲(wei)供需雙(shuang)方帶來(lai)不利影(ying)響,本文(wen)分析了(le)産🍓生誤(wu)差的主(zhu)要原因(yin)，并提出(chu)了相應(ying)的整改(gai)措施。
1孔(kong)闆流量(liang)計的結(jie)構組成(cheng)及其測(ce)量原理(li)
1.1結構組(zu)成
　　孔闆(pan)流量測(ce)量系統(tong)一般由(you)節流裝(zhuang)置( 标準(zhun)孔闆 )、 壓(ya)力變送(song)器 、 差壓(ya)變送器(qi) 、 鉑熱電(dian)阻 及其(qi)流量積(ji)算儀組(zu)成。其中(zhong)孔闆節(jie)流裝置(zhi)包括孔(kong)闆、孔闆(pan)夾持器(qi)和上下(xia)遊直管(guan)段。其結(jie)構如圖(tu)1所示。

1爲上(shang)遊側第(di)二阻流(liu)件;2爲上(shang)遊側第(di)一阻流(liu)件;3爲孔(kong)‼️闆和孔(kong)闆夾持(chi)器;4爲差(cha)壓訊号(hao)管路;5爲(wei)下遊側(ce)第一阻(zu)流件
1.2測(ce)量原理(li)
　　天然氣(qi)經過孔(kong)闆後，在(zai)孔闆前(qian)後産生(sheng)差壓，實(shi)驗結果(guo)證明，天(tian)然氣的(de)流量和(he)差壓的(de)平方根(gen)成正比(bi)，算❌出比(bi)例系🛀🏻數(shu)也就測(ce)出了流(liu)量。
(1) 差壓(ya)式孔闆(pan)流量計(ji) 包括三(san)部分:①現(xian)場取壓(ya)部分，包(bao)括高級(ji)孔闆閥(fa)、前後直(zhi)🎯管段、導(dao)壓管;②溫(wen)度、壓力(li)、組分補(bu)償部分(fen)，包括現(xian)場用 溫(wen)度變送(song)器 、壓力(li)變送器(qi)、天然氣(qi)組分分(fen)析儀計(ji)量的實(shi)時數據(ju);③流量計(ji)算部分(fen)，指專用(yong)流量計(ji)算機(或(huo)計算儀(yi))所安裝(zhuang)的計量(liang)标準程(cheng)序。(2)在實(shi)際應用(yong)過程中(zhong)，當充滿(man)管道的(de)流體流(liu)經管道(dao)内的節(jie)流件時(shi)，如圖2所(suo)示。

　　流線(xian)将在節(jie)流件處(chu)形成局(ju)部收縮(suo)，因而流(liu)速增加(jia)，靜💚壓力(li)降低，于(yu)是在節(jie)流件前(qian)後便産(chan)生了壓(ya)差。流體(ti)流量愈(yu)大，産生(sheng)的壓差(cha)🛀愈大，這(zhe)樣可依(yi)據壓差(cha)來衡量(liang)流量的(de)大小。這(zhe)種計量(liang)方法是(shi)以流動(dong)連續性(xing)🍓方程(質(zhi)量守恒(heng)定律)和(he)伯努利(li)方程(能(neng)量守恒(heng)定律)爲(wei)基礎的(de)。壓差的(de)大小不(bu)僅與流(liu)量還與(yu)其他許(xu)多因素(su)有關，例(li)如當節(jie)流裝置(zhi)形式或(huo)管道内(nei)流體的(de)🛀物理性(xing)質🏃‍♀️(密度(du)、粘度)不(bu)同時，在(zai)同樣🐆大(da)小的流(liu)量下産(chan)🚩生的壓(ya)差也是(shi)不同的(de)。以伯努(nu)利方程(cheng)式和流(liu)體流動(dong)的連續(xu)性方程(cheng)式爲依(yi)據，天然(ran)氣流量(liang)計算公(gong)式爲：

　　根(gen)據氣體(ti)易壓縮(suo)、密度差(cha)異大、受(shou)溫度影(ying)響特點(dian)，得出天(tian)🌈然氣流(liu)量計量(liang)的實用(yong)公式是(shi):

　　其中:Qn爲(wei)标準狀(zhuang)态下氣(qi)體體積(ji)流量;Ah爲(wei)常數,标(biao)況下✨爲(wei)0.008686;α0爲特定(ding)流㊙️量系(xi)數;γre爲計(ji)量管内(nei)壁流量(liang)修正系(xi)數;bk爲孔(kong)闆入口(kou)邊⭐緣銳(rui)🌈利度修(xiu)正系數(shu);Fr爲雷諾(nuo)數修正(zheng)系數;ε爲(wei)氣體膨(peng)脹系數(shu);d爲孔闆(pan)在20℃下實(shi)🏃🏻‍♂️測的開(kai)孔口徑(jing);Fa爲孔闆(pan)熱膨脹(zhang)修正系(xi)數;Fg爲天(tian)然氣相(xiang)對密度(du)修✌️正系(xi)數;Fz爲超(chao)壓縮系(xi)數;Ft爲😘流(liu)體流動(dong)溫度修(xiu)正系數(shu);P1爲孔闆(pan)上遊側(ce)絕對壓(ya)力;hw爲氣(qi)體流過(guo)孔闆時(shi)的差壓(ya)。
2誤差因(yin)素分析(xi)及技術(shu)要求
2.1基(ji)本誤差(cha)
(1)由計量(liang)裝置本(ben)身精确(que)度所決(jue)定的誤(wu)差。由于(yu)孔闆流(liu)量計測(ce)得⭕的流(liu)量是根(gen)據差壓(ya)信号間(jian)接求得(de)的。從公(gong)🔱式可以(yi)看出，影(ying)響計🐇量(liang)精确度(du)的主要(yao)因素是(shi)α、F、ε等值。必(bi)須保持(chi)α、F、ε均爲恒(heng)定值,才(cai)🔞能達到(dao)差壓和(he)流量🚶‍♀️之(zhi)間有恒(heng)定的對(dui)應關系(xi)。但在實(shi)際生産(chan)🈲中，α、F、ε都與(yu)某些因(yin)素有關(guan)，特别是(shi)流量系(xi)數α，它是(shi)一個影(ying)響因素(su)📱複雜，變(bian)化範圍(wei)大的重(zhong)要系數(shu)🌍，如果在(zai)計量過(guo)程中不(bu)能保證(zheng)α爲恒定(ding)值，則計(ji)量誤差(cha)将會較(jiao)大。
　　從資(zi)料和實(shi)驗證明(ming)，流量系(xi)數α值與(yu)取壓點(dian)位置、孔(kong)⛹🏻‍♀️闆的開(kai)孔截面(mian)積和管(guan)道截面(mian)積比(m=d2/D2)、雷(lei)諾數、管(guan)壁粗糙(cao)度、孔闆(pan)入口邊(bian)緣尖銳(rui)✊度有關(guan)。所以，标(biao)準孔闆(pan)的✊選用(yong)應符合(he)下列技(ji)術🆚要求(qiu):
孔闆相(xiang)對于開(kai)孔直徑(jing)d的軸線(xian)中心對(dui)稱;
孔闆(pan)上遊端(duan)面A應于(yu)下遊端(duan)面B平行(hang)，并且與(yu)開孔直(zhi)📐徑🤩d的軸(zhou)線❄️垂直(zhi);
孔闆A面(mian)、B面應無(wu)可見的(de)損傷;
孔(kong)闆開孔(kong)直徑d的(de)上遊測(ce)直角入(ru)口邊緣(yuan)G應銳利(li),無毛刺(ci)和🔞劃痕(hen)。
孔闆開(kai)孔直徑(jing)d的内圓(yuan)柱表面(mian)長度e應(ying)符合:0.005D≤e≤0.02D;
孔(kong)闆的厚(hou)度應符(fu)合:e≤F≤0.005D;
孔闆(pan)下遊側(ce)出口邊(bian)緣H和孔(kong)闆開孔(kong)圓柱形(xing)下遊側(ce)♻️出口⛱️邊(bian)緣I應無(wu)毛刺、劃(hua)痕和可(ke)見損傷(shang);
　　标準孔(kong)闆在使(shi)用過程(cheng)中,會由(you)于天然(ran)氣的侵(qin)蝕而🐪産(chan)生變形(xing),從而引(yin)起流量(liang)系數增(zeng)大而産(chan)生計量(liang)誤🔆差。因(yin)此孔闆(pan)的材質(zhi)也是保(bao)證孔闆(pan)工作可(ke)靠和計(ji)量準确(que)的一個(ge)因素。用(yong)于天然(ran)氣計量(liang)的孔闆(pan)采制♍一(yi)般爲:Cr17、Cr18Ni9TiC以(yi)及其他(ta)耐酸鋼(gang)。
(2)變送器(qi)和流量(liang)顯示儀(yi)表的精(jing)确度對(dui)整套流(liu)量計系(xi)統的😍精(jing)确度也(ye)很重要(yao)。目前，變(bian)送器大(da)多數采(cai)用的都(dou)👈是4～20mA信号(hao)，顯示儀(yi)表采用(yong)數字信(xin)号，隻要(yao)變送器(qi)現場安(an)裝和系(xi)統接地(di)沒有問(wen)題，整個(ge)系統誤(wu)差不會(hui)受到影(ying)響。
(3)流量(liang)積算部(bu)分之間(jian)的誤差(cha)，當溫度(du)、壓力、差(cha)壓、組分(fen)等數據(ju)傳到流(liu)量積算(suan)器後，積(ji)算器結(jie)合已經(jing)輸入的(de)節✨流裝(zhuang)置基本(ben)信息計(ji)算流量(liang)，積算器(qi)所安裝(zhuang)的計量(liang)标準程(cheng)序主要(yao)有SY/T6143标準(zhun)、AGA3标準、ISO5167标(biao)準，在計(ji)量參數(shu)☔一緻的(de)情況下(xia)，通過📱幾(ji)個标準(zhun)換算出(chu)的中間(jian)參數和(he)最終的(de)計量結(jie)果不超(chao)過萬分(fen)之一✊。
2.2附(fu)加誤差(cha)
　　如果孔(kong)闆流量(liang)計的制(zhi)造、選型(xing)都嚴格(ge)按照标(biao)準執行(hang)，而在安(an)裝和使(shi)用過程(cheng)中，沒有(you)嚴格遵(zun)守技術(shu)要求執(zhi)行，就⭐會(hui)造成誤(wu)差，這✔️種(zhong)誤差的(de)大小是(shi)無法估(gu)計的。但(dan)是通過(guo)對造成(cheng)🔆誤差因(yin)👄素的分(fen)析，可以(yi)将誤差(cha)降低。
孔(kong)闆計量(liang)系統安(an)裝使用(yong)時，必須(xu)符合下(xia)列技術(shu)要👈求:
(1)孔(kong)闆安裝(zhuang)時，他的(de)開孔中(zhong)心和管(guan)道中心(xin)軸線同(tong)心☎️，而且(qie)它的端(duan)面與管(guan)道軸線(xian)垂直。
(2)孔(kong)闆上下(xia)遊側取(qu)壓孔軸(zhou)線符合(he)距孔闆(pan)上下遊(you)端㊙️面的(de)距離爲(wei)👄25.4±0.8mm的要求(qiu)(目前國(guo)内絕大(da)部分取(qu)壓方式(shi)采用法(fa)蘭取壓(ya))。
(3)取壓孔(kong)的軸線(xian)應與孔(kong)闆上下(xia)遊側2D計(ji)量管長(zhang)度的内(nei)📱圓柱的(de)軸⭐線垂(chui)直，取壓(ya)孔的軸(zhou)線與孔(kong)闆兩端(duan)面向外(wai)㊙️傾斜☔角(jiao)的夾角(jiao)不大于(yu)3度。取壓(ya)孔直徑(jing)不應大(da)💜于0.08D。
(4)孔闆(pan)安裝需(xu)要前後(hou)直管段(duan)，直管段(duan)的長度(du)必須滿(man)足标準(zhun)要㊙️求，必(bi)要時安(an)裝整流(liu)器。
(5)導壓(ya)管應采(cai)用耐腐(fu)蝕材料(liao)，其内徑(jing)不小于(yu)6mm，長度最(zui)好在16mm以(yi)内，導壓(ya)管應垂(chui)直或傾(qing)斜敷設(she)，起傾斜(xie)度不小(xiao)于1:12。
(6)計量(liang)氣體溫(wen)度的溫(wen)度計最(zui)好安裝(zhuang)在孔闆(pan)下遊側(ce)直管段(duan)以外的(de)地方，計(ji)算氣量(liang)時應将(jiang)此時所(suo)測的氣(qi)流溫度(du)❓換算成(cheng)孔闆上(shang)遊側的(de)氣流溫(wen)度，如果(guo)溫度計(ji)安裝在(zai)孔闆上(shang)遊♉側，則(ze)溫度計(ji)套管與(yu)孔闆之(zhi)間的直(zhi)管段長(zhang)度L應滿(man)足下列(lie)規定:當(dang)溫度計(ji)套管直(zhi)徑不大(da)于🈲0.03D時(D爲(wei)計量管(guan)内徑)，L≥5D;當(dang)溫度計(ji)套管直(zhi)徑📱在0.03D至(zhi)0.13D範圍内(nei)時(D爲計(ji)量管内(nei)徑)，L≥20D。
2.3其他(ta)方面的(de)差
（1）儀器(qi)本身産(chan)生的誤(wu)差
　　孔闆(pan)入口直(zhi)角銳利(li)度超出(chu)标準規(gui)定；管徑(jing)尺寸與(yu)計算不(bu)符；孔闆(pan)厚度誤(wu)差；節流(liu)件附件(jian)産生台(tai)階、偏心(xin)；孔闆上(shang)遊端面(mian)不平整(zheng)度；環室(shi)尺寸産(chan)生台階(jie)、偏心；取(qu)壓位置(zhi)不符合(he)标準；焊(han)接、焊縫(feng)突出；取(qu)壓孔加(jia)工不規(gui)範🔆或堵(du)塞；節💁流(liu)件不同(tong)軸度。
（2）安(an)裝誤差(cha)
　　管線布(bu)置的偏(pian)離及取(qu)壓管産(chan)生積液(ye)，溫度傳(chuan)感器測(ce)溫元👈件(jian)距離裝(zhuang)置較遠(yuan)，其主要(yao)原因是(shi)裝置前(qian)後直管(guan)段長度(du)不能滿(man)足标🏃‍♀️準(zhun)要求。
（3）使(shi)用誤差(cha)
　　孔闆彎(wan)曲、變形(xing)及上遊(you)端面沉(chen)積髒物(wu)；上遊取(qu)壓管🔞沉(chen)積髒物(wu)；孔🤟闆入(ru)口直角(jiao)邊緣變(bian)鈍、破損(sun)。
3解決天(tian)然氣孔(kong)闆計量(liang)問題的(de)途徑
3.1依(yi)據标準(zhun),加強儀(yi)表的安(an)裝、使用(yong)、維護等(deng)管理,消(xiao)除人爲(wei)誤差🚶
　　孔(kong)闆流量(liang)計易于(yu)偏離标(biao)準的原(yuan)因，在于(yu)儀表本(ben)身🐕的工(gong)作原🎯理(li)與結構(gou)特點，儀(yi)器自身(shen)誤差是(shi)制造時(shi)産生的(de)，安裝和(he)使用🐪誤(wu)差則是(shi)在安裝(zhuang)時或長(zhang)期使用(yong)中由于(yu)流體介(jie)質腐蝕(shi)和磨損(sun)等：天然(ran)氣計量(liang)中的存(cun)在問題(ti)及解決(jue)‼️方法腐(fu)蝕、磨損(sun)、沾污等(deng)造成的(de)。因此，應(ying)嚴格按(an)技術要(yao)求安裝(zhuang)流量計(ji)量系統(tong)，消除💁安(an)裝誤差(cha)。在使用(yong)過程中(zhong)，操作💛人(ren)員應做(zuo)好系統(tong)的檢修(xiu)、維護♋、保(bao)養工作(zuo)，延長其(qi)使用壽(shou)命，減小(xiao)計量誤(wu)差。同時(shi)，在實際(ji)應用💯中(zhong)應強化(hua)宣貫徹(che)SY/T6143-2004标準力(li)度，标準(zhun)在附錄(lu)《節流裝(zhuang)置在使(shi)用中出(chu)現部分(fen)偏離标(biao)準規定(ding)的處理(li)》中規❗定(ding)，在實際(ji)應用中(zhong)采取🔞在(zai)流出系(xi)數C中增(zeng)加二個(ge)修正系(xi)數，即孔(kong)闆入口(kou)尖銳度(du)修正🔞系(xi)數🐆和管(guan)壁粗糙(cao)修正系(xi)數，或🌐者(zhe)采用可(ke)換孔闆(pan)節流裝(zhuang)置。因此(ci)在天然(ran)氣計量(liang)的實際(ji)應用中(zhong)應深入(ru)研究，正(zheng)确掌握(wo)标準内(nei)容，嚴格(ge)按标🏃‍♀️準(zhun)規定安(an)裝、使用(yong)、處理數(shu)據，确保(bao)天然氣(qi)流量🚶‍♀️計(ji)量的準(zhun)确度滿(man)足生産(chan)經營要(yao)求。
3.2正确(que)選用配(pei)套的儀(yi)表
(1)測量(liang)天然氣(qi)流量的(de)标準孔(kong)闆節流(liu)裝置的(de)制作應(ying)符合标(biao)準要求(qiu)，配套的(de)壓力、差(cha)壓及Pt100鉑(bo)熱電阻(zu)的型号(hao)、準确度(du)和量程(cheng)應與現(xian)場工況(kuang)條件相(xiang)匹配，尤(you)其是流(liu)量積算(suan)儀💜或計(ji)算🐪機系(xi)統配套(tao)軟件及(ji)計量模(mo)🌈型，應等(deng)同采用(yong)SY/T6143-2004标準🏒的(de)計算公(gong)式，或近(jin)AGAReportNo.3最新版(ban)本。
(2)孔闆(pan)流量計(ji)測量範(fan)圍(量程(cheng)比)較窄(zhai)，一般爲(wei)3∶1或4∶1，但可(ke)以在孔(kong)徑💃🏻比0:1≤β≤0:75範(fan)圍内通(tong)過調整(zheng)标準孔(kong)闆的内(nei)徑來擴(kuo)大量程(cheng)。但要選(xuan)擇較寬(kuan)量程比(bi)的壓力(li)和差壓(ya)變送器(qi)，智能積(ji)算系統(tong)能輸入(ru)組🌏份實(shi)時計算(suan)C值。
(3)現場(chang)安裝條(tiao)件要求(qiu)高，往往(wang)無法滿(man)足天然(ran)氣管網(wang)輸配氣(qi)計量寬(kuan)量程的(de)需要。孔(kong)闆銳角(jiao)邊的磨(mo)損、結垢(gou)等因素(su)均會影(ying)響計量(liang)精度。需(xu)要經常(chang)檢查、清(qing)洗孔闆(pan)。用于貿(mao)易👈交接(jie)計❗量的(de)測量天(tian)然氣流(liu)量和标(biao)準孔闆(pan)、壓☂️力和(he)差壓變(bian)送器、溫(wen)💁度變送(song)器☔和氣(qi)相色譜(pu)儀等配(pei)套💋器具(ju),需按期(qi)檢定。
3.3引(yin)用國外(wai)先進技(ji)術，加快(kuai)新型流(liu)量計的(de)開發
　　天(tian)然氣是(shi)21世紀日(ri)益重要(yao)的一次(ci)性能源(yuan)，在天然(ran)氣國際(ji)貿易中(zhong)，能量計(ji)量幾乎(hu)已全面(mian)取代傳(chuan)統的體(ti)積計量(liang)，而我國(guo)目前仍(reng)采用天(tian)然氣體(ti)積計量(liang)方式🏃‍♂️。爲(wei)了盡快(kuai)與國💯際(ji)接軌，引(yin)進、消化(hua)、吸收近(jin)幾年發(fa)展起來(lai)的天然(ran)氣計量(liang)新技術(shu)成爲當(dang)務之急(ji)，使用單(dan)🚩位可以(yi)與各科(ke)研究院(yuan)所聯合(he)攻關，開(kai)展天然(ran)氣能☀️量(liang)計量的(de)試驗工(gong)作，并在(zai)此基礎(chu)上加快(kuai)技術裝(zhuang)備、計量(liang)儀表和(he)計算方(fang)法的标(biao)準化建(jian)設步伐(fa)。爲了加(jia)快試驗(yan)開發的(de)進度，建(jian)議引進(jin)國外先(xian)🏒進的在(zai)線氣相(xiang)色譜系(xi)統和流(liu)量計算(suan)機，在消(xiao)化引進(jin)技術的(de)基礎上(shang)發展适(shi)合我國(guo)國情㊙️的(de)天然氣(qi)能量♋計(ji)量系統(tong)。
4結論
　　影(ying)響孔闆(pan)流量計(ji)的計量(liang)誤差因(yin)素很多(duo)，如天然(ran)氣的組(zu)分影響(xiang)、管道粗(cu)糙的影(ying)響、上下(xia)遊用戶(hu)計量方(fang)式不同(tong)等等。因(yin)此，不🚶‍♀️僅(jin)要解決(jue)上述的(de)幾個問(wen)題，而且(qie)還要改(gai)進工藝(yi)流程❤️，加(jia)強計量(liang)監督檢(jian)查，提升(sheng)計量人(ren)員的業(ye)務水平(ping)，熟悉計(ji)量❌法律(lü)法規🏃及(ji)計量交(jiao)⛱️接協議(yi)的規定(ding)。隻有這(zhe)樣㊙️，才能(neng)消除流(liu)量計的(de)計量附(fu)加誤差(cha)，提高标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)的計量(liang)準确性(xing)。

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