摘要：從(cong)集輸氣站孔(kong)闆流量計 計(jì)量操作的角(jiao)度出發，在分(fen)析孔闆流量(liàng)計壓差計❗量(liang)和流量測量(liàng)原理的基礎(chǔ)上，結合儀表(biao)、溫度、壓力及(jí)壓🐪差等對流(liu)量的影響，闡(chan)述操作過程(chéng)中，應重視壓(yā)力和壓差對(dui)高壓外輸用(yòng)戶的影響，以(yi)及壓差對♍低(di)壓外輸用戶(hù)計量精度的(de)影☔響。通過科(kē)學選取合适(shi)的壓差量㊙️程(cheng)提高輸氣計(jì)量精度，減少(shǎo)不必要的🤟損(sǔn)失，實現計量(liàng)⁉️創效的目的(de)。
　　孔闆流量計(jì)由一次裝置(zhì)(孔闆、取壓裝(zhuang)置和前後直(zhí)管段)和二⛱️次(ci)儀表(溫度傳(chuan)感器、 壓力變(biàn)送器 、 差壓變(biàn)送器 和 流量(liàng)計 )構成［1］。一次(cì)裝置即節流(liú)裝置;二次儀(yi)表即流量運(yun)算♌裝🈲置，壓力(lì)🐕和💛差壓變送(song)器分别将節(jie)流裝置中的(de)壓🍓力和壓差(chà)信号轉換成(chéng)标準直流電(diàn)流4～20mA信号，溫度(du)傳感器将📞通(tong)過節流裝置(zhì)的流體溫度(dù)轉換成電阻(zu)信号，流量積(ji)算儀将前三(sān)者信号進行(hang)充分🤩運算得(de)出計量流量(liàng)。
　　由于孔闆流(liu)量計工序簡(jian)單、計量可靠(kào)而且成本不(bu)高，在氣體、液(ye)體和蒸汽流(liu)量計量中被(bèi)廣泛應用。特(tè)👣别是在天然(rán)氣計量交易(yì)過程中，孔闆(pan)流量計的應(ying)用占90%以上。爲(wei)此，針對孔闆(pǎn)計量😘方法形(xing)成一套天然(ran)🐇氣流量計量(liang)标準SY/T6143-1996［2］，目的就(jiu)是要按照标(biao)準🧡要求安裝(zhuang)孔闆計量設(shè)備并規範操(cāo)作，把系統和(he)不确定性誤(wu)差控制在允(yǔn)許✊的範圍之(zhī)内。
　　從集輸氣(qi)站計量的角(jiao)度出發，重點(diǎn)闡述加強管(guǎn)理和操作💔、提(tí)🔴高計量精度(du)的方法，并以(yi)大嶺集輸氣(qi)站3個管道用(yong)戶端爲研究(jiu)對象，在分析(xī)溫度、壓力及(jí)壓📧差等各要(yao)素對流量影(yǐng)響的基礎上(shang)，定量研究各(gè)要素對計量(liàng)精度的影響(xiang)，以得到提高(gao)孔闆流量計(ji)計❗量精度的(de)方法。
1孔闆流(liú)量計的結構(gou)和測量原理(lǐ)
　　孔闆流量計(ji)的結構相對(dui)簡單，安裝時(shí)在輸氣管道(dao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻裏👨‍❤️‍👨放入一個(ge)與管軸垂直(zhi)的圓孔金屬(shǔ)闆(即孔闆)，作(zuò)爲壓✨差計量(liàng)的♻️節流❓元件(jiàn)，孔闆中心要(yào)與管道中心(xīn)線一緻，但根(gen)據孔闆裝置(zhi)取壓方式的(de)差異，分爲法(fǎ)蘭取壓孔💋闆(pan)(圖1)和角接取(qu)壓孔闆。不同(tong)的是法蘭取(qǔ)壓在孔闆上(shàng)遊和下遊各(ge)有一個放置(zhì)測壓管的取(qǔ)壓孔，通過測(ce)壓管測出管(guan)道内上、下遊(yóu)的壓力得出(chū)壓差，進而計(jì)算流量;角接(jie)☎️取壓孔闆可(ke)以單獨鑽孔(kong)取壓或環隙(xì)取壓，原💛理與(yu)法蘭取壓孔(kong)闆相似。

D———測量管(guǎn)道内徑;d———工作(zuo)條件下孔闆(pǎn)開孔直徑;E———孔(kǒng)闆厚度;e———孔🤞闆(pǎn)開孔厚度;lt———上(shàng)遊取壓孔間(jian)距;t2———下遊取壓(ya)孔間距;φ———取壓(yā)孔直徑;F———孔闆(pǎn)斜角
　　天然氣(qì)流經孔闆時(shi)，流束局部收(shōu)縮，流速加快(kuai)，靜壓力🍉降低(dī)🔆，在孔闆前後(hòu)形成壓差。孔(kǒng)闆的流量測(ce)量以氣流的(de)流速越大壓(ya)差就會越大(dà)爲依據，它們(men)之間符合能(néng)量守恒定律(lǜ)和流體連續(xu)性方🌍程。李長(zhǎng)俊和🤟張永紅(hong)對🔆天然氣流(liú)量計算進行(hang)了詳細的推(tui)導［3，4］，得到了天(tian)然氣體積流(liu)量Qn計算公：

　　其(qí)中，秒計量系(xì)數An(3.1794×10－6)、流出系數(shu)C、漸進速度系(xì)數E、孔闆開孔(kǒng)直🐕徑d、超壓縮(suo)因子FZ和流動(dòng)溫度系數FT均(jun1)可看作常💜數(shu);p1爲孔闆上遊(you)絕對靜壓🈲;Δp爲(wèi)孔闆前後壓(ya)差;FG爲相對密(mì)度系數;ε爲可(kě)膨脹系⭐數。可(ke)以看出，氣體(ti)的體積流量(liang)與d、p1和Δp有關。
2影(yǐng)響流量計量(liang)的因素
　　對集(ji)輸氣站來說(shuo)，計量因素主(zhǔ)要受控于計(jì)量設備、氣源(yuan)性質和輸氣(qi)條件。其中計(jì)量設備的影(yǐng)響誤差相對(duì)固定，且在🐅允(yun)許範圍之内(nei)。氣源性質包(bāo)括密度、壓縮(suo)因子等受氣(qi)體差異和含(han)飽和水(油)的(de)影響，隻要加(jiā)強管理、規範(fàn)操作、準确掌(zhǎng)握其密度♌變(biàn)化并做🎯好氣(qi)液分離🔞，這類(lei)誤差也能得(de)到有效控制(zhì)。這樣式✔️(1)可以(yǐ)進一步簡化(huà)爲:
其中，Kn爲孔(kong)闆流量計常(cháng)規參數修正(zhèng)系數，

　　基于大(dà)嶺集輸氣站(zhàn)的工作經驗(yan)，結合輸氣計(jì)量的溫度、壓(ya)力、壓差和流(liu)量數據進行(hang)研究。大嶺集(ji)輸氣站2010年建(jiàn)成并投産，設(she)計輸氣能力(lì)每天254萬方，氣(qì)源來自八屋(wū)氣站，2016年供氣(qì)用戶3個，其中(zhōng)高壓部分經(jīng)分離器過濾(lü)直接供給吉(ji)林銷售CNG大嶺(lǐng)站，另一部分(fèn)經分離器過(guo)濾、水套爐和(he)調壓撬調壓(yā)後供給長燃(ran)和長👅天，夏天(tian)最低👅日輸氣(qi)5萬方，冬季最(zui)高日輸氣88萬(wan)方，全年外輸(shu)天然氣近2億(yi)方，承擔着分(fèn)公司近三分(fen)之一✨的🎯輸氣(qì)任務。下面以(yi)🈲CNG、長天和長燃(ran)供氣用戶(管(guǎn)道公稱直徑(jìng)分别爲100、150、200mm)爲例(li)進行說明。
2.1不(bu)同孔闆結構(gou)對Kn的影響
　　選(xuǎn)取CNG、長天和長(zhǎng)燃用戶用氣(qi)穩定時間段(duàn)的輸氣數據(jù)進行✏️分析，以(yǐ)天然氣體積(ji)流量Qn爲縱坐(zuo)标，溫壓梯度(dù)變💋化參數3600′爲(wèi)橫坐标，得出(chu)3個用戶計量(liàng)設備的Kn'存在(zài)差異(Kn'=Kn/3600)，經拟🐪合(he)發現(圖2、表1)，在(zai)不同條件下(xia)，CNG用戶Kn'值誤差(chà)小于2%，長天用(yòng)戶🧑🏽‍🤝‍🧑🏻Kn'值誤差小(xiao)于3%，長燃用戶(hu)Kn'值誤差小于(yu)5%，可以明确的(de)是輸🥰氣壓力(lì)🎯越高流量波(bō)動越小，Kn'值誤(wù)差就越小，Kn值(zhi)誤差也就越(yuè)小。但從誤差(cha)範😄圍看，一套(tào)标準計量⛱️設(shè)備引起的計(jì)量誤差在允(yǔn)許範圍内。因(yin)此，集輸氣🌍站(zhàn)可通過計算(suan)不同管道孔(kong)闆計量的Kn，簡(jiǎn)化生産過程(chéng)中的流量計(ji)算過程，從而(ér)結合輸氣任(ren)務動态地做(zuo)好計量操作(zuò)，完成輸氣任(ren)務。


2.2溫度、壓力和(hé)壓差對輸氣(qì)計量的影響(xiang)
　　同一計量設(she)備常數Kn一定(ding)，對流量有影(yǐng)響的有溫度(dù)、壓力和壓差(chà)3個參數。表2列(liè)出了同一用(yòng)戶計量過程(cheng)中兩個參數(shù)相同另一個(gè)不同時的流(liú)量變化，可以(yǐ)看出，當兩個(gè)參數相同時(shi)，溫度變化對(dui)流量的改變(bian)是有限的，而(er)壓力和壓差(cha)的波動對流(liu)量的影響比(bi)🌈較大。對于高(gāo)壓外輸用戶(hù)CNG來說，進站壓(yā)力受氣源供(gong)氣與站内輸(shū)💛氣的雙重影(ying)響，波動較大(da)，但它與壓差(chà)共同影響着(zhe)流量，是高壓(yā)✊外輸用戶🌍最(zuì)主要的兩個(gè)參數;而對于(yu)調壓外♈輸用(yong)戶長天和長(zhang)燃來說，由于(yú)有調壓撬進(jin)行壓力調節(jie)，因此壓力波(bo)動範圍🐇顯著(zhe)🏃‍♂️變小，這樣壓(ya)差就成爲了(le)反映流量的(de)最主要參數(shù)。

3根據壓差選(xuǎn)擇合适的量(liàng)程
　　對集輸氣(qi)站來說，除了(le)加強管理和(he)規範操作外(wài)，結合壓差選(xuan)擇好孔闆的(de)量程成爲提(tí)高孔闆流量(liang)計計量精度(du)的關💋鍵。在🈲輸(shu)氣🙇🏻過程中，用(yong)戶在不同時(shi)間段和不同(tóng)季節的用氣(qì)需求是變化(hua)的，更換孔闆(pǎn)的方法比較(jiao)直接。但是如(rú)果需要經常(chang)更換，會因孔(kǒng)闆有限和頻(pín)繁✉️操作而不(bu)現實，并且更(geng)換孔闆的過(guo)程🌂就會影響(xiang)計量精度，這(zhè)時就要✍️考慮(lǜ)調節計量量(liàng)程，具體方法(fǎ)有以下兩種(zhǒng)。
3.1選取合适的(de)孔闆量程
　　對(duì)于CNG高壓外輸(shū)用戶，從表1數(shu)據來看，最大(da)壓差爲22kPa，但在(zài)選擇壓差量(liàng)程時，不能完(wan)全以統計的(de)最大壓差爲(wei)依據，因爲外(wài)❄️輸壓力的變(bian)化不受集輸(shū)氣站控制💋，需(xū)要根據具體(ti)情況進一步(bu)計算，如最大(dà)瞬時流量✍️值(zhi)爲15000m3/h，但進站壓(ya)力爲1.5、5.4MPa時，最大(da)壓差分别爲(wèi)73、20kPa(實際統計數(shù)據)，考慮到🌐數(shu)據的有限性(xìng)，因此最大壓(ya)差量程範☔圍(wei)選擇0～100kPa爲宜。對(dui)于低壓用戶(hu)來說，以長天(tian)爲例，當最大(da)瞬時流量爲(wèi)15000m3/h，進🏃🏻站壓力爲(wèi)0.7、1.2MPa時，最大壓差(chà)分别爲36、18kPa(實際(jì)統計數據)，最(zui)大壓差量程(chéng)範圍爲0～60kPa即可(ke)滿足;當最大(dà)瞬時流量爲(wèi)23000m3/h，進站壓力爲(wei)0.8、1.1MPa時，最大壓差(chà)分别✂️爲80、52kPa(實際(jì)統計數據)，最(zui)大壓差量程(cheng)範圍爲0～100kPa即可(kě)滿足。
3.2動态調(diao)節孔闆量程(chéng)範圍
　　當集輸(shū)氣站某一時(shi)期輸氣量減(jian)少或加大，更(geng)換孔💚闆又不(bú)現實時，可以(yǐ)考慮動态調(diào)節孔闆量程(cheng)。
　　如長燃用戶(hu)，原最大壓差(cha)Δp1設定爲100kPa，由于(yu)用氣淡季到(dào)來，持續一段(duan)時間内最大(da)流量不超過(guò)18000m3/h，溫度爲5～12℃、壓力(lì)爲0.9～1.0MPa，壓差不大(da)于42kPa，爲了計量(liàng)準确，将最大(da)壓差調整爲(wèi)70kPa就能滿足要(yao)求。同時要校(xiào)驗儀⛱️表，使它(ta)符合JB/T10564-2006［5］的規定(dìng)，最大流量Qn1爲(wèi)30000m3/h，壓差需👨‍❤️‍👨降爲(wei)70kPa，最大🔱流量需(xū)降爲25000m3/h。由Δp1/Δp2=(Qn1/Qn2)2(Δp2爲實(shí)🚶‍♀️際最大壓差(cha))可知最大壓(ya)差降爲70kPa時，實(shi)際最大流量(liàng)⛷️Qn2'=25100m3/h，這時模拟電(dian)流值應滿足(zú)25100/25000=(20－4)/(In2'－4)，In2'的值爲19.94mA，即在(zài)電流信号記(jì)錄儀制式爲(wèi)4～20mA的情況下，原(yuan)🐅參數爲20mA時🔴，每(mei)小時走字1000個(gè)✉️，調整後爲19.94mA走(zou)字1000個，但👉積算(suàn)儀滿刻度爲(wèi)✨20mA，就👉需計算出(chu)調整後20mA對應(yīng)的走字數🏃‍♂️爲(wèi)每小時1004字，作(zuo)爲校驗儀表(biao)♈的參考［6］，即(20－4)/(19.94－4)=Sn2/1000(Sn2爲(wèi)積算儀滿刻(kè)度時走的字(zì)數)。
4結束語
　　在(zài)集輸氣站計(jì)量過程中，要(yào)想提高孔闆(pǎn)流量計的計(ji)量精度，就要(yao)加強管理并(bìng)規範操作。除(chú)了按照标準(zhun)進行孔闆計(ji)量設備的安(ān)裝并做好維(wei)護和運行外(wai)，還要🥰做好孔(kǒng)🈲闆計量💜的科(ke)學操作，正确(què)使用孔闆流(liú)量計。
　　管理和(hé)操作上要重(zhong)視對氣源的(de)掌握和跟蹤(zong)，不同❄️氣田的(de)天然⁉️氣密度(dù)存在差異，集(ji)輸氣站氣源(yuán)不單一時，輸(shu)氣🔞密度不能(neng)🙇🏻保持長期穩(wen)定不變，因此(ci)，建議集輸氣(qi)站要建立氣(qi)樣♊取樣台賬(zhàng)記錄和規範(fan)要求，定期根(gēn)據實測校正(zheng)天然氣密度(du)。同時，加強分(fèn)離器的使用(yong)和保養，做好(hao)排液，确保氣(qi)水(油)進站後(hòu)能夠有效分(fèn)離，避免因天(tiān)然氣中含有(yǒu)飽和水造成(cheng)的計量誤差(cha)。計量上要做(zuò)好技術調控(kòng)，對🔴于高壓外(wai)輸用戶😍要重(zhòng)點考慮壓力(li)和壓差兩個(ge)因素，同時壓(yā)差量程選取(qǔ)時要充分考(kao)慮到壓力波(bo)動的影響。對(duì)🚩于低壓外輸(shu)用戶，因爲壓(ya)力波動範圍(wei)小，壓差爲最(zuì)主要因素，最(zuì)大壓差變化(hua)在量程合理(lǐ)範圍即可。總(zong)之，從提高集(jí)輸氣站操作(zuo)計量精度來(lai)⚽看，要充分考(kao)慮高🏃🏻壓外輸(shu)和低壓外輸(shu)用戶的區别(bie)，加強🤩管理，規(gui)範操作，科學(xué)選擇壓差量(liang)♌程，使集輸氣(qì)站的孔闆計(ji)量更加精确(què)。

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