摘要(yao)：通過對(dui)比串聯(lian)在同一(yi)管路中(zhong)的兩套(tao)自動孔(kong)闆計量(liang)系🤞統流(liu)量值,得(de)出在直(zhi)管段前(qian)存在調(diao)壓、過🍓濾(lü)等節流(liu)件造成(cheng)脈動流(liu)㊙️時，導緻(zhi)天然氣(qi)流量産(chan)生2%~ 12%的負(fu)偏⁉️差,論(lun)述了脈(mo)動流産(chan)生時對(dui)天然氣(qi)流量造(zao)成的影(ying)響,結合(he)流體的(de)六種流(liu)态,對比(bi)分🧡析了(le)脈動流(liu)對天然(ran)氣流量(liang)的影響(xiang)🍉與流體(ti)流态之(zhi)間的關(guan)系,以及(ji)産生脈(mo)動流的(de)原因,提(ti)出⚽了消(xiao)除脈動(dong)流的方(fang)法。
在天(tian)然氣計(ji)量過程(cheng)中要求(qiu)流過天(tian)然氣
孔(kong)闆流量(liang)計
的氣(qi)流爲穩(wen)定發展(zhan)的定常(chang)流,定常(chang)流爲流(liu)動參數(shu)不📞随時(shi)間變化(hua)的流動(dong),然而在(zai)現實條(tiao)件下，不(bu)可避免(mian)地存在(zai)一些偏(pian)離這一(yi) 流動狀(zhuang)态的情(qing)況存在(zai),非定常(chang)流✏️的存(cun)在導緻(zhi)了天然(ran)氣計量(liang)的偏差(cha),認識和(he)确定非(fei)定常流(liu)造成的(de)影響,對(dui)保證天(tian)然🥰氣計(ji)量的🏃正(zheng)确率有(you)着🌈很重(zhong)要的意(yi)義。我們(men)通過❄️對(dui)孔闆節(jie)流裝置(zhi)前存在(zai)調壓、過(guo)濾裝置(zhi),導緻管(guan)路中存(cun)在脈動(dong)流的現(xian)象進行(hang)了長期(qi)的觀察(cha),對脈動(dong)流對天(tian)然氣計(ji)量的影(ying)響有了(le)初步的(de)認識。
在(zai)流體力(li)學上将(jiang)流體分(fen)成了六(liu)種流動(dong)形态(如(ru)圖1)。前兩(liang)種流動(dong)狀态下(xia),可以認(ren)爲計量(liang)是正确(que)的,也就(jiu)是除了(le)第💰-種和(he)第二種(zhong)情況之(zhi)外,其餘(yu)的四種(zhong)情況都(dou)會對🏃天(tian)然氣計(ji)量造成(cheng)影響,這(zhe)四種流(liu)态統稱(cheng)脈動流(liu)。孔闆流(liu)量計不(bu)适用于(yu)脈動流(liu),那麽脈(mo)動流究(jiu)竟會對(dui)孔闆流(liu)量計計(ji)量造成(cheng)什麽樣(yang)的影響(xiang),我們通(tong)過同一(yi)管路中(zhong)串聯兩(liang)套計量(liang)裝置,對(dui)孔闆前(qian)直管段(duan)内存在(zai)調壓、過(guo)濾裝置(zhi)造成脈(mo)動流對(dui)天然流(liu)量的影(ying)響進行(hang)了分析(xi)。
1脈動流(liu)産生時(shi)會造成(cheng)天然氣(qi)流量的(de)極大誤(wu)差
這種(zhong)誤差可(ke)以達到(dao)2%~ 12% ,個别情(qing)況更多(duo),且脈動(dong)流出現(xian)時,其影(ying)響天然(ran)氣流量(liang)的狀況(kuang)與圖1中(zhong), c,df流體流(liu)态相似(si),從理論(lun)🔅上講. e這(zhe)種情況(kuang)也應該(gai)存在,在(zai)天然氣(qi)管直管(guan)段内,孔(kong)闆流量(liang)計前存(cun)在👈調壓(ya)、過濾裝(zhuang)置,形成(cheng)脈動流(liu)造💃🏻成的(de)天然氣(qi)流量偏(pian)差總是(shi)偏小的(de),這與☔新(xin)的天然(ran)計量标(biao)準SY /T6143- 2004《用标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)測量天(tian)然⛷️氣流(liu)量》是相(xiang)一緻的(de)。
2脈動流(liu)造成了(le) 引壓管(guan)路壓力(li)信号傳(chuan)遞過慢(man)
壓力信(xin)号不能(neng)被弓引(yin)|壓管路(lu)完全傳(chuan)遞,儀表(biao)無法正(zheng)确測出(chu)💃,這是由(you)于氣體(ti)可壓縮(suo)性決定(ding)了氣體(ti)在傳輸(shu)🔆過程中(zhong),有高低(di)✂️壓平衡(heng)的問題(ti),由于壓(ya)力在引(yin)壓管路(lu)傳遞過(guo)程中,高(gao)低壓信(xin)号互相(xiang)平衡,造(zao)成信💃🏻号(hao)滞後和(he)畸變,脈(mo)動✔️峰值(zhi)高點和(he)低點,不(bu)⭕能完全(quan)被表征(zheng),因差壓(ya)信号與(yu)流量爲(wei)非線性(xing)關系,壓(ya)勵信号(hao)💘的不完(wan)整造成(cheng)了計量(liang)數據的(de)偏差,這(zhe)種偏差(cha)由于引(yin)壓管路(lu)的不同(tong)而産生(sheng)不同的(de)表💞現形(xing)式。在較(jiao)短引壓(ya)管路的(de)計量裝(zhuang)置中,差(cha)壓測量(liang)時會出(chu)現劇烈(lie)波動,這(zhe)種✂️波動(dong)造成了(le)✨測量數(shu)據不能(neng)被計量(liang)❓儀表完(wan)全測出(chu),引起測(ce)量數據(ju)👅不完整(zheng),這是因(yin)☎️爲由于(yu)在💞較短(duan)引壓管(guan)路中,壓(ya)勵在傳(chuan)🐆遞過程(cheng)時并沒(mei)有得到(dao)平衡,高(gao)低壓點(dian)被明确(que)界分,每(mei)種差壓(ya)測量儀(yi)表都有(you)一定的(de)響應時(shi)間 ,脈動(dong)流的頻(pin)👣率與儀(yi)🧑🏾🤝🧑🏼表測量(liang)響應時(shi)間不一(yi)緻,導緻(zhi)🏃了壓劢(mai)滞後,勵(li)已經測(ce)出而脈(mo)動峰值(zhi)未到達(da)或者脈(mo)動峰值(zhi)被錯過(guo)，一些脈(mo)動數據(ju)點無法(fa)被💚測出(chu),造成了(le)數據失(shi)真,無法(fa)😄正确确(que)定🎯天然(ran)氣流量(liang),并且有(you)可能由(you)于脈動(dong)頻率的(de)過快,對(dui)儀表造(zao)成沖擊(ji),儀表傳(chuan)感器反(fan)應受到(dao)影響,從(cong)而使測(ce)量結果(guo)🍓造成偏(pian)差,影響(xiang)流量測(ce)量的正(zheng)确率。在(zai)較長引(yin)壓管路(lu)的孔闆(pan)計量裝(zhuang)置中,壓(ya)力高低(di)峰💃🏻值之(zhi)間充分(fen)平衡,緻(zhi)使儀表(biao)無法測(ce)出真實(shi)值。
3脈動(dong)流的存(cun)在造成(cheng)天然氣(qi)流量無(wu)法正确(que)補償
這(zhe)主要是(shi)因爲脈(mo)動流流(liu)型複雜(za),往往是(shi)多種流(liu)态共同(tong)作用⭕,緻(zhi)使不能(neng)很好地(di)找到補(bu)償手段(duan)、确定補(bu)♍償量。
脈(mo)動流對(dui)天然氣(qi)計量的(de)影響主(zhu)要通過(guo)影響差(cha)壓,造成(cheng)差壓儀(yi)表示值(zhi)不準表(biao)現出來(lai),進而影(ying)響天然(ran)氣流量(liang),且其影(ying)響天然(ran)氣😘流量(liang)的各種(zhong)表現形(xing)式如下(xia)。
(1)脈動流(liu)産生時(shi),差壓儀(yi)表示值(zhi)明顯偏(pian)低,差壓(ya)值在一(yi)一⛷️個上(shang)限值和(he)一一個(ge)下限值(zhi)之間波(bo)動,如圖(tu)2。此時天(tian)✏️然氣㊙️流(liu)量實際(ji)值爲差(cha)壓最高(gao)值時的(de)流量,其(qi)高低點(dian)之差爲(wei)流量損(sun)失,天然(ran)📞氣量由(you)此而産(chan)生2% ~ 6%的計(ji)量誤差(cha)。
(2)脈動流(liu)産生時(shi),差壓值(zhi)有-個峰(feng)值并在(zai)一個相(xiang)對低的(de)☂️位置有(you)一個波(bo)動上下(xia)限,如圖(tu)3。在這:種(zhong)情況下(xia)流量真(zhen)實值爲(wei)最高值(zhi),高低點(dian)之差爲(wei)流量損(sun)失,誤差(cha)💛可達到(dao)2.5%~ 8%。
(3)脈動流(liu)造成的(de)第三種(zhong)情況是(shi),差壓值(zhi)一直處(chu)于一個(ge)低❤️位波(bo)動這是(shi)影響最(zui)大的一(yi)種脈動(dong)流現象(xiang)是脈動(dong)流與随(sui)機湍流(liu)結合的(de)形式,這(zhe)種情況(kuang)下造成(cheng)的流量(liang)損失高(gao)達6%~ 12%,甚至(zhi)🙇♀️更高,如(ru)圖4。在此(ci)情況下(xia)實際流(liu)量值爲(wei)虛線處(chu),而實測(ce)到的💛爲(wei)波形處(chu)的平均(jun)流🌈量值(zhi)(橫直線(xian)處流量(liang)值) , 這👅種(zhong)情況實(shi)際🈚可以(yi)認爲是(shi)随機湍(tuan)流造成(cheng)的,這種(zhong)情況下(xia)造成了(le)流量大(da)⛱️幅損♊失(shi),造成了(le)計量的(de)極大誤(wu)差,而這(zhe)種情況(kuang)也并不(bu)是不🌈能(neng)發現的(de)。在實際(ji)情況下(xia),偶爾能(neng)觀察到(dao)一個最(zui)大值得(de)出現,而(er)這個最(zui)大值就(jiu)是實際(ji)流量值(zhi),這一點(dian)與第二(er)種脈動(dong)流有相(xiang)似之處(chu),但其最(zui)大值的(de)出現具(ju)有不确(que)定性,是(shi)最難以(yi)定量的(de)一種現(xian)象,但一(yi)旦出現(xian),天然氣(qi)量偏差(cha)即🌈在8%左(zuo)💞右。
(4)多種(zhong)流态共(gong)同存在(zai)。這種情(qing)況下,天(tian)然氣損(sun)失最難(nan)确定,但(dan)其誤差(cha)也在2%~ 12%之(zhi)間,個别(bie)情況有(you)特殊。
(5)脈(mo)動流産(chan)生時天(tian)然氣管(guan)路往往(wang)能聽到(dao)間歇天(tian)然氣氣(qi)流聲，特(te)别明顯(xian)時表現(xian)爲-股-股(gu)的氣流(liu)流動,并(bing)非穩❤️定(ding)的氣流(liu)聲音🧑🏽🤝🧑🏻。以(yi)幾種情(qing)況正應(ying)合了流(liu)體脈動(dong)流的三(san)種狀✊況(kuang),實際中(zhong)由于⛹🏻♀️可(ke)能幾種(zhong)狀況下(xia)的脈動(dong)流同時(shi)存在,則(ze)造成的(de)實際氣(qi)量計算(suan)更加困(kun)📞難,當然(ran)非周期(qi)性脈動(dong)流在實(shi)際狀态(tai)中也是(shi)存在✊的(de),實際測(ce)量值不(bu)确定,從(cong)計量裝(zhuang)置前存(cun)在阻流(liu)件,形成(cheng)脈動流(liu)造成的(de)這幾💃種(zhong)情況可(ke)以清楚(chu)看出,儀(yi)表實際(ji)測出值(zhi)總是在(zai)脈動峰(feng)值和低(di)👨❤️👨值中間(jian)值附近(jin),天然氣(qi)🔱量總是(shi)低于真(zhen)實流量(liang)值,并且(qie)有迹象(xiang)表🔆明脈(mo)動流不(bu)影響孔(kong)闆流量(liang)計流量(liang),卻影響(xiang)計量,當(dang)然這需(xu)要進🔞一(yi)步的論(lun)證。
脈動(dong)流能夠(gou)造成天(tian)然氣流(liu)量偏差(cha),實際中(zhong)以下原(yuan)因可以(yi)導緻💋脈(mo)動流的(de)産生:①管(guan)路中存(cun)在阻流(liu)件,包括(kuo)調壓裝(zhuang)置、過濾(lü)裝👨❤️👨置、彎(wan)頭、閥門(men)等。②下遊(you)用戶用(yong)氣🈲量波(bo)動,主要(yao)存在原(yuan)因是用(yong)戶🌈用氣(qi)量大,用(yong)氣量不(bu)确定,管(guan)路中又(you)不存在(zai)儲氣調(diao)峰設施(shi),造成氣(qi)流忽🌐高(gao)忽低,容(rong)易✌️形成(cheng)脈動流(liu).當然在(zai)這裏要(yao)注意區(qu)分脈動(dong)流和氣(qi)流波動(dong)之間的(de)區♍别,氣(qi)流波動(dong)并🔆非氣(qi)流脈動(dong)。③流體壓(ya)力過低(di),流🌍速過(guo)快導緻(zhi)流體流(liu)态不穩(wen)🐉。④孔闆表(biao)面不清(qing)潔🔞,氣體(ti)含液造(zao)成氣流(liu)⚽脈動。⑤天(tian)然氣含(han)有雜質(zhi),影響氣(qi)體流态(tai),特别是(shi)過濾裝(zhuang)置、整流(liu)🤟裝置被(bei)雜質堵(du)塞後,易(yi)形🌈成脈(mo)動流。
對(dui)于孔闆(pan)原因造(zao)成的脈(mo)動流不(bu)符合.上(shang)面的規(gui)律,阻流(liu)件造成(cheng)❓的脈動(dong)流對天(tian)然計量(liang)影響這(zhe)麽大,實(shi)際過程(cheng)中如何(he)判斷脈(mo)動流:①聽(ting)。通過氣(qi)流的聲(sheng)音,判斷(duan)是否存(cun)在脈動(dong)流,特别(bie)明顯的(de)脈動流(liu)往往能(neng)夠聽到(dao)氣流一(yi)股一股(gu)哧哧變(bian)化的聲(sheng)音,此時(shi)流量誤(wu)差一般(ban)不會低(di)于 5%。②觀查(cha)儀表示(shi)值。由于(yu)計量時(shi)孔闆上(shang)遊靜壓(ya)力較高(gao),脈動流(liu)出現🈲時(shi)造成靜(jing)壓力💔的(de)變化并(bing)不是很(hen)明顯。脈(mo)動流對(dui)差壓的(de)影響是(shi)很明顯(xian)的,一般(ban)出現差(cha)壓波🍓動(dong)在2%以上(shang)就應該(gai)📞注意是(shi)不是脈(mo)動流的(de)影響,差(cha)壓波動(dong)在5%以🧑🏾🤝🧑🏼上(shang)就應該(gai)立即消(xiao)除,否則(ze)就會造(zao)成很大(da)的計量(liang)誤差。③減(jian)少引壓(ya)管長度(du),測量就(jiu)地化,既(ji)是增加(jia)測量正(zheng)确率,也(ye)是爲正(zheng)确确定(ding)流✌️體流(liu)态(脈動(dong)流)提供(gong)條件,以(yi)減少脈(mo)動流造(zao)成的流(liu)量損失(shi)。
如何消(xiao)除脈動(dong)流:根據(ju)實際觀(guan)察,在管(guan)路阻流(liu)件在孔(kong)闆計量(liang)裝🏃🏻置前(qian),且阻流(liu)件爲調(diao)壓裝置(zhi)、過濾裝(zhuang)置🔅形成(cheng)脈動流(liu)時,将對(dui)天然氣(qi)計量造(zao)成以上(shang)幾種脈(mo)動流狀(zhuang)态的影(ying)響,并且(qie)天然氣(qi)計量示(shi)⛱️值明顯(xian)偏小,偏(pian)小程度(du)從2% ~ 12%不等(deng),給天然(ran)氣計量(liang)造成很(hen)大誤差(cha),因此消(xiao)除脈動(dong)流的影(ying)響是很(hen)重要的(de)一🌏個環(huan)節。①在設(she)計時就(jiu)要優先(xian)考慮直(zhi)管段長(zhang)度,确保(bao)管路内(nei)🐉流體流(liu)态處于(yu)㊙️定常流(liu)圖1中的(de)a b兩種狀(zhuang)态🏒。②以穩(wen)定的流(liu)量穩定(ding)供氣,加(jia)裝調峰(feng)⭐裝置,避(bi)免出現(xian)用戶氣(qi)量波動(dong)造成的(de)氣流脈(mo)動。③避免(mian)和減少(shao)計量裝(zhuang)置前的(de)🛀任何阻(zu)流件,在(zai)條件許(xu)可的情(qing)況.下,避(bi)兔用上(shang)遊節流(liu)、調🛀🏻壓,需(xu)要在上(shang)遊節流(liu)、調壓時(shi)😄,要延長(zhang)直管段(duan),并在離(li)孔闆🔞流(liu)量計盡(jin)可能遠(yuan)的地方(fang)進行。④計(ji)量上遊(you)直管段(duan)前安裝(zhuang)💋整流器(qi)。⑤盡量避(bi)免低壓(ya)供氣。⑥保(bao)證天然(ran)氣🚩氣質(zhi)符合要(yao)求🔱,不含(han)粉塵、油(you)污、水等(deng)雜質,在(zai)氣質📱沒(mei)有保證(zheng)的情況(kuang)下,設計(ji)時應該(gai)相應提(ti)高技術(shu)标準。
認(ren)識脈動(dong)流對天(tian)然氣孔(kong)闆流量(liang)計
計量(liang)的影響(xiang),對孔闆(pan)流量計(ji)的設計(ji)、安裝、運(yun)行有指(zhi)導意🧑🏽🤝🧑🏻義(yi),随☁️着對(dui)脈動流(liu)認識的(de)深入和(he)科學技(ji)術的🔱發(fa)展,有望(wang)解決🌈非(fei)定常流(liu)狀态下(xia)孔闆流(liu)量計的(de)補償問(wen)題,進而(er)擴💔大孔(kong)闆♉流量(liang)計🐆的适(shi)用範圍(wei)。
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