摘(zhai)要：文章(zhang)結合孔(kong)闆流量(liang)計的基(ji)本原理(li)及主要(yao)特性，闡(chan)述孔闆(pan)流量計(ji)在天然(ran)氣計量(liang)上的應(ying)用情況(kuang)，總結問(wen)題，探讨(tao)解決方(fang)法，爲今(jin)後在設(she)計中使(shi)用孔☔闆(pan)流量計(ji)積累經(jing)驗。
0引言(yan)
　　孔闆流(liu)量計 是(shi)目前世(shi)界上應(ying)用範圍(wei)最爲廣(guang)泛的流(liu)量計量(liang)儀表之(zhi)👅一。所有(you)單相流(liu)體都可(ke)以測量(liang)。由于應(ying)用曆史(shi)悠久，在(zai)試驗研(yan)究中積(ji)累的豐(feng)富資料(liao)和統計(ji)數據⛱️，用(yong)幹标的(de)方法即(ji)可保證(zheng)流量計(ji)計量精(jing)度，這在(zai)所有流(liu)量儀表(biao)中是唯(wei)一的。多(duo)年♍應用(yong)經驗及(ji)現場實(shi)流對比(bi)證明，孔(kong)闆流量(liang)計工作(zuo)非常穩(wen)定可靠(kao)。
　　 孔闆流(liu)量計在(zai)天然氣(qi)計量方(fang)面應用(yong)廣泛，目(mu)前全國(guo)許多油(you)氣田、長(zhang)輸管道(dao)的天然(ran)氣交接(jie)計量都(dou)采用孔(kong)闆流量(liang)計完成(cheng)，到現在(zai)已經形(xing)成了許(xu)多應用(yong)❤️經驗，值(zhi)得總結(jie)探讨。
1孔(kong)闆流量(liang)計類型(xing)
　　 目前廣(guang)泛使用(yong)的孔闆(pan)一次裝(zhuang)置分爲(wei)兩種，一(yi)種是簡(jian)㊙️易孔闆(pan)截流裝(zhuang)置，一種(zhong)是高級(ji)孔闆閥(fa)。
　　 簡易孔(kong)闆截流(liu)裝置：無(wu)孔闆升(sheng)降機構(gou)，必須停(ting)止介質(zhi)輸送才(cai)能完成(cheng)孔闆檢(jian)查及更(geng)換，結構(gou)簡單，造(zao)價低。
　　 高(gao)級孔闆(pan)閥：精度(du)比簡易(yi)孔闆截(jie)流裝置(zhi)高，檢查(cha)、更換孔(kong)闆、維🈲修(xiu)🏃‍♀️時可以(yi)不停止(zhi)生産，在(zai)線進行(hang)，由于具(ju)有孔闆(pan)升🐅降機(ji)構，能夠(gou)很快在(zai)線完成(cheng)孔闆檢(jian)查及更(geng)換。操作(zuo)靈活方(fang)便。
2工作(zuo)原理
　　 流(liu)體在流(liu)動過程(cheng)中，在一(yi)定條件(jian)下，流體(ti)的動能(neng)和靜壓(ya)能（壓👉力(li)能）可以(yi)互相轉(zhuan)換，并可(ke)以利用(yong)這種關(guan)系來測(ce)量流體(ti)的流量(liang)1。
　　 介質流(liu)經管道(dao)中孔闆(pan)所在的(de)截面時(shi)，由于流(liu)通面積(ji)突然縮(suo)⛷️小，促使(shi)流束産(chan)生局部(bu)收縮，流(liu)速加快(kuai)，靜壓力(li)降低，因(yin)而在孔(kong)闆前後(hou)出現壓(ya)力差（簡(jian)稱差壓(ya)）。可以通(tong)過測量(liang)此差壓(ya)的大小(xiao)按一定(ding)的函數(shu)關系來(lai)計算出(chu)㊙️流量值(zhi)。根據能(neng)量守恒(heng)定律及(ji)流體連(lian)續性原(yuan)理，節流(liu)裝置的(de)流量方(fang)程可以(yi)寫成：

　　 式(shi)中，M爲質(zhi)量流量(liang)，kg/s；Q爲體積(ji)流量，m3/s；ɑ爲(wei)流量系(xi)數；?爲流(liu)量膨脹(zhang)💔系數；F0爲(wei)節流裝(zhuang)置開孔(kong)截面積(ji)，m2；ρ1爲流體(ti)流經節(jie)流元件(jian)前的密(mi)👌度，kg/m3；Δρ爲節(jie)流🤟元件(jian)前後壓(ya)力差，即(ji)Δρ＝ρ1－ρ2，Pa。
　　 由式（1）和(he)（2）可見，天(tian)然氣流(liu)經節流(liu)裝置（孔(kong)闆）時的(de)體積（質(zhi)量）流量(liang)與産生(sheng)的差壓(ya)平方根(gen)成正比(bi)。基于此(ci)原理，孔(kong)闆流量(liang)計⛷️通過(guo)測量☁️孔(kong)闆前後(hou)差壓，經(jing)過計算(suan)換算出(chu)天然氣(qi)🏃🏻的流量(liang)。
3孔闆流(liu)量計的(de)選型和(he)安裝
3.1孔(kong)闆流量(liang)計選型(xing)
　　 我們所(suo)說的孔(kong)闆流量(liang)計實際(ji)上是許(xu)多儀表(biao)組成的(de)一個整(zheng)體，其選(xuan)型包括(kuo)高級孔(kong)闆閥、 差(cha)壓變送(song)器 、 壓力(li)變送器(qi) 、 溫度變(bian)送器 的(de)選型。
　　 孔(kong)闆流量(liang)計的選(xuan)型最基(ji)本内容(rong)即是通(tong)過計算(suan)獲💃得孔(kong)闆片标(biao)準開口(kou)尺寸d20和(he)孔闆片(pian)前後差(cha)壓值。目(mu)前我🐅們(men)采♍用符(fu)🏃🏻合GB/T21446-2008标準(zhun)2的計算(suan)軟件，其(qi)計算步(bu)驟簡🛀🏻述(shu)如下：
1）輔(fu)助計算(suan)：
　　 首先設(she)計人員(yuan)根據管(guan)道介質(zhi)流量确(que)定d20，即20℃條(tiao)件下✨檢(jian)測的測(ce)量💃管直(zhi)徑（孔闆(pan)閥孔徑(jing)）。需要注(zhu)意的是(shi)在滿足(zu)計量♍能(neng)力的條(tiao)件下，應(ying)選擇内(nei)徑較小(xiao)的測量(liang)管，提高(gao)差壓和(he)🥰孔徑比(bi)。
計算天(tian)然氣真(zhen)實相對(dui)密度、密(mi)度、壓縮(suo)因子和(he)超壓縮(suo)系數。
計(ji)算天然(ran)氣等熵(shang)指數、動(dong)力粘度(du)。
計算管(guan)徑雷諾(nuo)數。
2）計算(suan)順序：
計(ji)算近似(si)值
　　 将β近(jin)似值帶(dai)入工時(shi)最終求(qiu)出值（孔(kong)徑比）和(he)d值（開孔(kong)直徑），進(jin)而求⭐出(chu)d20，即孔闆(pan)在20℃條件(jian)下測量(liang)出的孔(kong)徑值🥰。
　　 需(xu)要注意(yi)的是，由(you)于單片(pian)孔闆量(liang)程比隻(zhi)能達到(dao)1：3，最多不(bu)超過1：4，因(yin)此對于(yu)流量範(fan)圍較大(da)的工況(kuang)，可将流(liu)量值分(fen)作💞2～3段，分(fen)别計算(suan)出口徑(jing)從大到(dao)小的2～3片(pian)孔闆。
　　 結(jie)合孔闆(pan)閥孔徑(jing)、孔闆開(kai)孔直徑(jing)和介質(zhi)工藝條(tiao)件，就可(ke)🧡以㊙️計算(suan)📧出ΔPmax和ΔPmin。
　　 計(ji)算完畢(bi)後，結合(he)工藝介(jie)質條件(jian)即可選(xuan)擇适合(he)設🛀🏻計工(gong)🛀🏻況的高(gao)級孔闆(pan)閥和孔(kong)闆片，并(bing)可确定(ding)差壓檢(jian)測範圍(wei)，再根據(ju)工況确(que)定🙇‍♀️壓力(li)、溫度補(bu)償儀表(biao)的測量(liang)範圍，孔(kong)闆閥的(de)選型就(jiu)完成了(le)。
3.2孔闆流(liu)量計的(de)安裝
　　 孔(kong)闆流量(liang)計的安(an)裝調校(xiao)，必須嚴(yan)格按照(zhao)相關國(guo)家标準(zhun)GB/T21446-2008進行。
1）直(zhi)管段的(de)要求
　　 速(su)度式流(liu)量計都(dou)有前後(hou)直管段(duan)的安裝(zhuang)要求，用(yong)以起到(dao)🌈被測流(liu)體穩流(liu)的作用(yong)，孔闆流(liu)量計的(de)直管段(duan)由其🏃前(qian)端🥵安裝(zhuang)的阻流(liu)件形式(shi)和直徑(jing)比确定(ding)，在阻流(liu)件和值(zhi)确定💘的(de)情況下(xia)，可以通(tong)過查☔詢(xun)GB/T21446-2008來确定(ding)直管段(duan)長度，GB/T21446-2008規(gui)定了各(ge)種阻流(liu)件要求(qiu)的最短(duan)直管段(duan)‼️長度，但(dan)在孔✂️闆(pan)上遊安(an)裝整流(liu)器的情(qing)❄️況下，可(ke)以縮😘短(duan)直管段(duan)的㊙️長度(du)，因此該(gai)标準也(ye)推薦采(cai)用整流(liu)器。
　　 根據(ju)規範的(de)要求，目(mu)前我們(men)的設計(ji)中均在(zai)孔闆上(shang)☀️遊✔️設置(zhi)了流動(dong)調整器(qi)，按照規(gui)範規定(ding)，在孔闆(pan)上遊13D（孔(kong)闆閥内(nei)🌈徑）處安(an)裝整流(liu)器，再保(bao)證30D的前(qian)直管段(duan)的情況(kuang)下🔅，可以(yi)滿足任(ren)何上遊(you)阻流件(jian)下♻️的安(an)裝，目前(qian)這樣的(de)直管段(duan)配置已(yi)經在設(she)計中普(pu)遍采用(yong)，相對而(er)言，後直(zhi)管段的(de)确定則(ze)🆚比較簡(jian)單，僅僅(jin)由直徑(jing)比确定(ding)，直管段(duan)安裝如(ru)圖1所示(shi)。

　　 值得注(zhu)意的是(shi)，由于安(an)裝在孔(kong)闆上遊(you)和阻流(liu)件之間(jian)的直💞管(guan)段由兩(liang)種管段(duan)組成，一(yi)截是孔(kong)闆配套(tao)提供，一(yi)截是工(gong)程上提(ti)供，兩🔴種(zhong)管段可(ke)能存在(zai)内徑不(bu)完全一(yi)樣的情(qing)況，這樣(yang)會形成(cheng)一個凸(tu)台，根據(ju)經驗，10D之(zhi)外台階(jie)h不超過(guo)2%的圓度(du)要求即(ji)可。
　　 管段(duan)必須是(shi)直的，當(dang)與管道(dao)直線的(de)偏移不(bu)超過其(qi)長度💰的(de)0.4%時♍，即📧認(ren)爲管道(dao)是直的(de)。通常隻(zhi)需目測(ce)檢驗，上(shang)下遊直(zhi)管段對(dui)接📧引起(qi)的管道(dao)直線的(de)偏差也(ye)應不超(chao)過其長(zhang)度的0.4%。
2）孔(kong)闆安裝(zhuang)要求
　　 孔(kong)闆應與(yu)節流裝(zhuang)置中的(de)直管段(duan)對中。實(shi)驗表明(ming)，孔闆偏(pian)✍️心引起(qi)的計量(liang)誤差一(yi)般在2%以(yi)内，孔徑(jing)比值愈(yu)高，偏✊心(xin)率㊙️影響(xiang)愈大，應(ying)不用值(zhi)高的孔(kong)闆。
　　 不能(neng)使孔闆(pan)發生彎(wan)曲或變(bian)形，否則(ze)将導緻(zhi)流量測(ce)量誤差(cha)較大☀️。在(zai)法蘭取(qu)壓的孔(kong)闆上進(jin)行測試(shi)，孔闆彎(wan)曲産生(sheng)的最大(da)誤❓差約(yue)爲3.5%。
3）變送(song)器安裝(zhuang)要求
　　 差(cha)壓和壓(ya)力引壓(ya)管段在(zai)不影響(xiang)儀表安(an)裝操作(zuo)的前提(ti)下應盡(jin)量短，這(zhe)樣便于(yu)保溫和(he)防凍，同(tong)時因具(ju)♉有一定(ding)斜度，使(shi)天然☂️氣(qi)中産生(sheng)的凝液(ye)不緻在(zai)變送⛷️器(qi)側彙集(ji)3。
4）其他安(an)裝要求(qiu)
　　 所有墊(nian)片不能(neng)用太厚(hou)的材料(liao)，最好不(bu)超過0.5mm，墊(nian)片不能(neng)♍突出管(guan)壁内否(fou)則可能(neng)引起很(hen)大的測(ce)量誤差(cha)。
凡是調(diao)節流量(liang)用的閥(fa)門，應裝(zhuang)在節流(liu)件後最(zui)小直🤟管(guan)🔴段長度(du)以外。
節(jie)流裝置(zhi)在工藝(yi)管道上(shang)的安裝(zhuang)，必須在(zai)管道清(qing)洗吹掃(sao)後💘進行(hang)。
4存在問(wen)題及解(jie)決方法(fa)
4.1存在的(de)問題
1）儀(yi)表本身(shen)計量精(jing)度問題(ti)
　　 盡管孔(kong)闆流量(liang)計自動(dong)計量系(xi)統的發(fa)展越來(lai)越完善(shan)，但由于(yu)🚶‍♀️設備、測(ce)量儀表(biao)本身的(de)原因和(he)自動計(ji)量🌈技術(shu)⚽上的局(ju)限性，在(zai)📱提高計(ji)量的準(zhun)确性和(he)數據處(chu)🚩理上，仍(reng)存在一(yi)些問題(ti)👅。
　　 測量的(de)重複性(xing)、精确度(du)在流量(liang)計中屬(shu)于中等(deng)水平，孔(kong)闆流量(liang)計♍在流(liu)體較爲(wei)幹淨、直(zhi)管段較(jiao)長、流體(ti)處于紊(wen)流狀态(tai)（雷💘諾數(shu)大于4000）時(shi)，測量精(jing)度較高(gao)。但由于(yu)氣質、計(ji)量直管(guan)段沒有(you)達到要(yao)求，造成(cheng)孔闆入(ru)口銳角(jiao)損傷；液(ye)體及固(gu)體污物(wu)堆積在(zai)孔闆表(biao)面，使孔(kong)闆表面(mian)粗糙度(du)改變，大(da)大增加(jia)測量誤(wu)差。
2）量程(cheng)比問題(ti)
　　 孔闆流(liu)量計測(ce)量範圍(wei)太窄，這(zhe)是此種(zhong)流量計(ji)應用上(shang)的👅最大(da)不足，由(you)于儀表(biao)信号（差(cha)壓）與流(liu)量爲平(ping)方關系(xi)，一般測(ce)量🌈範圍(wei)度僅🙇‍♀️3∶1～4∶1。
3）安(an)裝問題(ti)
現場安(an)裝條件(jian)要求較(jiao)高，需要(yao)較長的(de)直管段(duan)，在工程(cheng)中有時(shi)難以滿(man)足。
孔闆(pan)閥與差(cha)壓、壓力(li)檢測儀(yi)表之間(jian)引壓管(guan)線易産(chan)生洩漏(lou)💰、凍堵等(deng)問題。
4）使(shi)用中産(chan)生的問(wen)題
　　 孔闆(pan)彎曲變(bian)形，上遊(you)端面沉(chen)積髒物(wu)，孔闆入(ru)口直角(jiao)邊💜緣🥰破(po)損等問(wen)題都會(hui)影響到(dao)計量精(jing)度。
4.2解決(jue)天然氣(qi)計量問(wen)題的途(tu)徑
1）保證(zheng)安裝質(zhi)量，勤于(yu)維護
　　 可(ke)以看到(dao)，很多安(an)裝和維(wei)護的問(wen)題往往(wang)影響到(dao)孔闆流(liu)♻️量計測(ce)✊量精度(du)，因此安(an)裝時必(bi)須嚴格(ge)按要求(qiu)施工，消(xiao)除安裝(zhuang)♊誤差🌈。在(zai)使🔞用過(guo)程中，操(cao)作人員(yuan)應做好(hao)系統的(de)檢修、維(wei)護、保養(yang)工作，延(yan)長其使(shi)用壽命(ming)，對于實(shi)際使用(yong)中的壓(ya)力、溫度(du)、流量等(deng)工況參(can)數的變(bian)化，應進(jin)行及時(shi)修改以(yi)減小計(ji)量誤差(cha)。
2）采用多(duo)種辦法(fa)提高量(liang)程比
采(cai)用寬量(liang)程差壓(ya)變送器(qi)
　　 爲了提(ti)高量程(cheng)比，可以(yi)考慮利(li)用變送(song)器寬量(liang)程的特(te)點，運用(yong)軟件的(de)方式實(shi)現量程(cheng)的自動(dong)調整（軟(ruan)維護），從(cong)而擴大(da)量程比(bi)，提高測(ce)量的有(you)效範圍(wei)，保證計(ji)量的準(zhun)👅确性
采(cai)用雙差(cha)壓變送(song)器
　　爲同(tong)一台孔(kong)闆閥配(pei)套兩台(tai)差壓變(bian)送器，根(gen)據實際(ji)差🍓壓✍️的(de)變化，切(qie)換差壓(ya)信号，從(cong)而擴大(da)量程比(bi)，提高測(ce)量的有(you)效範圍(wei)，保✂️證計(ji)量的準(zhun)确性。
采(cai)用多路(lu)計量的(de)方式
　　針(zhen)對天然(ran)氣流量(liang)檢測範(fan)圍，設計(ji)兩套及(ji)以上不(bu)同㊙️口徑(jing)的孔闆(pan)流量計(ji)，根據流(liu)量峰值(zhi)和低谷(gu)的時間(jian)段，手動(dong)或自動(dong)切換介(jie)質流路(lu)，實現寬(kuan)量程的(de)計量。
5結(jie)束語
　　孔(kong)闆流量(liang)計已經(jing)應用多(duo)年，在總(zong)結問題(ti)的基礎(chu)上得出(chu)🔞更⚽加科(ke)學可靠(kao)的設計(ji)、使用方(fang)法十分(fen)重要。随(sui)着流量(liang)計算機(ji)、組份分(fen)析儀的(de)成功應(ying)用，孔闆(pan)流量計(ji)作爲一(yi)種可靠(kao)、經濟和(he)方便耐(nai)用的㊙️儀(yi)表設備(bei)仍然可(ke)以适用(yong)未來能(neng)量交接(jie)的計量(liang)場合，潛(qian)力依舊(jiu)可觀。

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