摘要：天然氣生(shēng)産與貿易計量(liang)中仍然大量采(cai)用标準孔闆流(liu)量計
，其在實際(jì)應用中需要規(gui)範操作、嚴格管(guǎn)理才能确保計(jì)量的有㊙️效和準(zhǔn)确。重點介紹标(biao)準孔闆流量計(jì)在實際應用及(jí)日常管理中的(de)注意事項。
一、引(yǐn)言
标準孔闆流(liú)量計是天然氣(qi)行業中使用最(zuì)多，并已💰标準🔱化(huà)的檢測元件,在(zài)嚴格按标準制(zhi)造、安裝和使用(yòng)的🛀🏻條件下,無需(xu)進行實流檢定(ding).也能在已知的(de)不确定度範圍(wéi)内進行流量測(ce)量。這一突😍出的(de)優點使孔闆流(liú)量計在今後-定(ding)時期内，仍将在(zai)天然氣流量計(ji)量中占有重要(yào)地位。
二、孔闆計(jì)量選型及優缺(que)點
1.孔闆流量計(ji)計量儀表選型(xíng)
孔闆流量計
由(you)節流裝置、導壓(yā)管路系統、差壓(yā)計組成,具有結(jié)構💛簡單、制造容(róng)易,安裝、使用和(he)維護方便,可靠(kào)性高等特點。一(yi)般正常情況下(xia),其測量精度能(neng)滿足GB/T2624-1993(流量測量(liang)節流裝置用🛀🏻孔(kǒng)闆、噴嘴和文丘(qiu)裏管🙇♀️測量充滿(mǎn)圓管的流體♊流(liú)量(替代GB2624-1981))和石油(yóu)部SYL04-1983(天然氣流量(liàng)測量的标準孔(kong)闆計量方法.升(sheng)級爲SYT6143-1996)标準的要(yao)⭐求。使用孔闆流(liu)量計時各計量(liang)點的主要區😘别(bie)在于二次儀表(biǎo)的選型配制，最(zui)常見的有兩種(zhong)類型:--是采用雙(shuāng)波紋管差壓計(ji)記錄靜壓、差壓(ya),求出靜壓和差(chà)壓的全天平均(jun)值,玻璃棒溫度(du)計測量溫度,人(ren)工采樣的平均(jun1)值作爲溫度值(zhi);二是
差壓變送(sòng)器
與溫度、
壓力(li)變送器
加智能(néng)計算儀，實現天(tiān)然氣流量測量(liàng)和計算的自動(dòng)控制及🐇管理。雙(shuang)波紋管差壓、靜(jing)壓記錄儀和玻(bo)璃棒溫度計🈲是(shì)機械式熱工儀(yí)表,精度差;并且(qie)需要人工求積(ji)來計算小時、日(rì)平均值、累積值(zhí),人爲涉及的因(yin)素太多🔞,天然氣(qi)的流量計算無(wu)法嚴格按照标(biāo)準🔞執行;而智能(neng)變送器則可以(yi)實現在線實時(shi)檢測積算,完全(quan)符合标準規定(dìng)的數學模型和(he)計算方🌈法。
2.孔闆(pan)流量計優缺點(diǎn)
孔闆流量計按(àn)照是否可以帶(dai)壓更換孔闆，分(fen)爲-體式孔闆📱流(liú)量計和高級孔(kong)闆流量計(高級(jí)孔闆閥)。優😄點:原(yuan)理簡明,應用技(ji)術成熟，容易掌(zhang)握;适應性強,更(gèng)換孔闆即可實(shí)現不同流量的(de)測量;性能穩定(dìng)可靠❤️,使用壽命(ming)長;孔闆爲标準(zhǔn)節流件,标定方(fang)便簡單。缺✂️點:量(liàng)程比小,一-般爲(wei)3:1-5:1;壓力損失較大(da);計量精度受影(yǐng)響因素較多🔞;前(qián)後直管段要求(qiu)長,占地面積大(da)。
三、引起孔闆計(jì)量誤差的主要(yào)因素
1.計量儀表(biao)誤差
采用孔闆(pǎn)流量計,對孔闆(pan)加工的技術要(yao)求十分嚴格🈲,必(bi)須符合GB2624-1981或SY/T6143-2003(用标(biāo)準孔闆流量計(ji)測量天然氣流(liú)量)标準中🧑🏾🤝🧑🏼的規(gui)定,否📞則,會⚽給天(tian)然氣流量測量(liang)結果帶來很大(da)的誤✂️差。孔闆的(de)偏心和彎曲是(shi)孔闆的制造安(an)裝和使用中影(ying)響計量儀表精(jing)度的主要因素(sù),有關實驗表明(ming),孔闆彎曲造成(chéng)的最大誤差爲(wei)3.5%。孔闆安裝盡管(guǎn)安⚽裝😍規範--般都(dōu)能夠掌握,但有(you)些細節往往沒(mei)有引起重視💋,導(dǎo)緻較㊙️大的計量(liang)誤差。如密封墊(nian)片内孔未按環(huán)室尺🏒寸加工,墊(niàn)片伸出環室,幹(gan)擾流體穩定流(liu)♋動:導壓管走向(xiang)不合理,差壓無(wú)法順利傳導;平(píng)衡器安裝水平(píng)精度低，直接産(chan)生計量誤差等(děng)☀️。
2.節流裝置的突(tū)出物
節流裝置(zhi)中伸入管内的(de)墊片焊縫等也(ye)會引起測㊙️量誤(wu)差,誤差♉大小與(yu)突出物位置、孔(kǒng)闆與突出物的(de)🏃🏻♂️距離以及突出(chū)🧡等有關。有關實(shi)驗表明，當β=0.7,突出(chu)物位于孔闆上(shàng)遊管❌徑2倍時,産(chan)生誤差最大👉;若(ruo)突出物位☔于孔(kǒng)闆上遊處,誤差(chà)爲16%-50%。若位于下遊(yóu)，則對計量精度(du)🐪的影響相對較(jiao)小。
3.使用條件變(biàn)化引起的誤差(cha)
這種誤差主要(yao)是由脈動流現(xiàn)象和超量程、流(liú)程頻♻️繁💔波動問(wen)🔞題引起的。管道(dào)中氣體流速和(he)壓力發生突然(rán)💚變化，造成👨❤️👨脈動(dòng)流，引起差壓波(bo)動，當節流裝置(zhì)⛷️上出現明顯的(de)脈動流時,計量(liàng)🔅可能産生較大(dà)誤差🙇♀️，有關文獻(xiàn)指出脈動流引(yǐn)起的誤差最大(dà)可達20%-30%。此外,由于(yú)小用戶用氣不(bu)均衡，氣量瞬間(jian)發生急劇變化(hua),都會導緻差壓(ya)波動。超量程問(wen)題大多數是由(yóu)于季🔴節不同,用(yòng)量發生變化引(yin)🙇♀️起的,冬天🔱時流(liu)量大，夏天時流(liú)量小，有可能超(chāo)🥰過所選儀表的(de)量程，從而引起(qi)誤差:同時,城市(shì)用氣而無調峰(fēng)設施的計量裝(zhuang)置.當流量随時(shi)間頻繁🔞波動時(shí),将會直接影響(xiang)對天然氣計量(liang)的精度。
4.氣質條(tiao)件引起的誤差(chà)
天然氣從地層(ceng)中采出來,雖然(rán)經過分離、除塵(chén)或過濾🌐，但由于(yú)處🔆理不徹底或(huo)集氣管網和輸(shū)氣幹線内腐蝕(shi)物的影響，使得(dé)天然氣中混有(yǒu)少量的液體或(huo)固體雜質，這些(xiē)雜質易聚集在(zai)😍孔闆截面收縮(suo)流速突變的孔(kong)🐉口銳邊上，而孔(kǒng)闆流量計對孔(kǒng)闆銳邊、截面及(ji)流線的變化非(fēi)常的敏感。此外(wai),天然氣中的雜(za)質還會對孔闆(pǎn)産生沖刷和腐(fǔ)蝕,特别是對孔(kǒng)闆直㊙️角人口邊(bian)緣和測量管内(nèi)壁的沖刷腐蝕(shi)特别嚴重,這将(jiang)影響到孔闆直(zhí)角人口邊緣圓(yuan)弧半👨❤️👨徑和測量(liàng)管内壁相對粗(cū)糙的規定标準(zhun),孔闆流出系數(shù)也将發生變化(huà)，使測量精度達(dá)不到要求。天然(rán)氣的含水👄量也(yě)對天然氣計量(liang)精度有着很大(dà)的影響。工程實(shí)驗站用注水後(hou)的孔闆流💞量計(jì)進行計量得到(dao)了:①用孔闆流量(liàng)‼️計測量氣體流(liú)量,當氣體中☎️央(yāng)帶少量液體時(shí),流量測量✏️不确(que)定度偏高,測量(liang)的濕氣流量随(suí)👨❤️👨β的增加而減少(shǎo),在β比爲0.7時,測得(dé)的流量偏差爲(wei)-1.7%;②當夾帶少⛹🏻♀️量液(yè)體時,在β比爲0.5時(shí),表明孔闆性能(néng)較好，但是應将(jiang)夾帶液體在孔(kong)闆上遊脫出,以(yǐ)獲得最佳的計(ji)⁉️量性能;③用舊的(de)孔闆🏃♀️流量計測(ce)量濕氣,流量計(ji)量值将降低3%。
5.其(qí)他引起的誤差(cha)
其他誤差因素(sù)有管道洩露、人(ren)爲破壞、管理不(bu)嚴、不合🙇♀️理的積(ji)算⁉️和取值方法(fǎ).計量:工況偏離(li)标準規定條件(jiàn)☎️。計算方法本身(shen)👌不合理,對溫度(dù)、壓力氣體組成(cheng)的變化🐅沒有自(zì)動補償等，也是(shì)引起天然氣計(ji)量誤差的原因(yin)。特别是管道洩(xiè)漏引起的誤差(cha)🏃♂️也相當大。例如(rú)，節流裝置前後(hou)的差壓一般都(dōu)很🏃🏻小(0~60kPa),管道壓力(li)往往是它的幾(jǐ)十倍,如發生導(dao)壓管洩漏或堵(du)塞,不📐僅給計量(liàng)🔱帶來誤差,而且(qiě)會損壞差壓變(biàn)送器。輸氣系統(tong)的洩漏有3種類(lei)㊙️型:偶然性洩漏(lòu)、長🙇🏻期性洩漏和(he)♌普通運行洩漏(lòu)。偶然性🚶洩漏是(shì)指由于輸氣系(xì)統在長期運行(hang)過程中的腐蝕(shí)和輸配設備安(an)裝不當或設備(bèi)發生故障所導(dao)緻的洩漏。長期(qi)性洩漏是由于(yu)輸配氣站本身(shēn)工藝設計的不(bú)合♌理或設備質(zhì)量不好導緻的(de)洩漏。普通運行(hang)洩漏是指由于(yú)🐆某些站場😍管部(bù)件本身設🍓計不(bu)當造成腐蝕從(cong)而引發的洩漏(lòu)🏃🏻,輸氣系統的洩(xie)漏絕⁉️大部分屬(shǔ)于偶然性洩漏(lou)。造成輸氣系統(tǒng)發生洩漏的主(zhǔ)要原因包括:輸(shu)氣管道和部件(jian)長期暴露于酸(suan)性氣體環✌️境中(zhong)，造成硫🏃🏻♂️化氫腐(fu)㊙️蝕;天然氣中的(de)HS.CO2等酸性氣體和(he)H20、O2等組分達不到(dao)輸氣系統對氣(qì)質的要求造成(chéng)輸氣管道和部(bu)件内壁腐蝕;輸(shu)氣管道制管質(zhi)量差導緻管道(dao)螺旋焊縫的斷(duan)裂;輸氣管道💃和(hé)部件安裝和焊(han)接質量差導🤟緻(zhi)管道環行焊縫(féng)和管、件之間焊(hàn)縫的斷裂等等(deng)。
四、消除計量誤(wù)差的改進措施(shi)
1.孔闆加工及安(an)裝
嚴格按照标(biao)準加工孔闆,正(zhèng)确安裝,合理選(xuǎn)擇壓差量程嚴(yan)格按🔞照GB2624-1981或SY/Y6143-1996标準(zhun)中的規定加工(gōng)孔闆。孔闆節流(liú)裝置在🐅使用前(qian)的安裝中應按(an)照标準安裝設(she)計⭐,根據孔🙇♀️闆前(qian)阻力件形式配(pèi)接足夠長度的(de)直管段‼️，一般應(yīng)至少前30D。當場地(di)不允許時,必須(xu)在孔闆前的🧡直(zhi)管段上安裝整(zheng)流器。孔闆人口(kou)端面必須與管(guǎn)道💯線垂直,其偏(pian)🛀差不能超過10。安(an)裝時孔闆嚴禁(jin)反向，要正确使(shi)用和選擇🔞壓差(chà)計，當壓差計工(gong)作量程在30%以🛀🏻下(xià)💃🏻時,必須及時更(gèng)換壓差計的量(liàng)程或孔闆規格(ge)。法蘭取壓時β值(zhí)應在0.2~0.75,角接取壓(ya)時β值應在0.4-0.6。
2.氣流(liú)脈動誤差消除(chú)
消除脈動流,減(jian)小脈動影響,合(he)理解決超量可(ke)以采用以下🧑🏽🤝🧑🏻方(fang)法消除脈動流(liú).減小脈動流的(de)影響。
(1)采用分離(li)除塵器加強氣(qi)水分離;從管線(xiàn)中除去遊✏️離👣液(yè)體,及時吹掃排(pái)出管道内積液(ye),确保天然氣計(jì)量準确性。
(2)控制(zhì)計量管段下流(liú)閥。實踐證明，控(kong)制下流閥能有(you)效的抑制脈動(dòng)流,同時對各類(lei)脈動源引起的(de)壓差🍉波動都有(yǒu)抑制作用。
(3)加裝(zhuāng)緩沖罐或設置(zhi)專門]脈動消減(jian)器，抑制脈動源(yuan)引起💃🏻的差🔴壓波(bo)動;提高差壓和(hé)孔徑比;安裝調(diào)壓閥穩定輸出(chū)壓力,從而減小(xiao)脈動對計量的(de)影響。
(4)在滿足計(jì)量能力的條件(jiàn)下,應選擇内徑(jing)較小的測㊙️量管(guan)，使🔞Apβ在比較高的(de)雷諾數下運行(hang)。
(5)采用短引壓管(guǎn)線,盡量減少引(yǐn)壓管線系統中(zhōng)的阻力件,并🚶♀️使(shi)上下遊管線長(zhang)度相等，以減少(shao)系統中産⭐生諧(xie)振和👌壓力💁脈動(dòng)振幅的增加。
五(wu)、孔闆計量參數(shù)的上傳及流量(liang)計算
現場安裝(zhuang)孔闆閥,差壓變(biàn)送器，
溫度變送(sòng)器
,壓力變送器(qi)。控制室内站控(kòng)PLC系統有專用的(de)計量模塊，可讀(dú)取👄其他模拟量(liàng)模闆采集的流(liu)量相關參數，包(bao)括差壓🐅、壓力🤩、溫(wēn)度，完成對流量(liàng)的計算,溫度壓(ya)力補償,這種方(fang)式在控制成本(ben)的同時可♋保證(zhèng)一定的精度;控(kong)制室内有1746系列(liè)PLC，模拟量采集模(mo)闆1746-NI8負責采集🌈差(cha)壓、壓力、溫度。MVI46-AFC流(liu)量計算機模闆(pan),支持8路流量計(ji)量,流量累積。PLC處(chu)理💰器将I/0模闆采(cǎi)集的差壓、壓力(li)、溫度數據通過(guo)槽架背闆傳給(gěi)MVI46--AFC，完成流量的計(ji)算後再通過背(bèi)闆将結果傳給(gěi)處📞理器,供PLC邏輯(jí)程序使用、工控(kòng)機顯示或上傳(chuan)SCADA系統。
六、孔闆流(liu)量計日常管理(li)
(1)加強日常管理(lǐ)，對參數進行合(hé)理修正在日常(cháng)生産中應定期(qī)🔴對⭕孔闆進行清(qing)潔、維修或撒換(huàn)并且對測量流(liu)量進行修正,在(zai)💔孔闆流量計日(rì)常使用過程中(zhong)💯,要确保準确的(de)計量,應至少每(mei)月--次清洗檢測(cè)孔闆、檢查儀表(biǎo)🌍零點.儀表D/A轉換(huàn)通道🌂核對流量(liàng)💋計算程序,對有(yǒu)坑蝕及劃痕的(de)孔闆應及時更(gèng)換。從節流裝置(zhi)不确定度的計(jì)算公式可以看(kan)出,天然氣的壓(yā)力、密度、溫度和(he)壓縮系數的變(bian)化将直接🏃影響(xiang)到測量的精度(dù)。因此,應該選擇(ze)合适的儀表來(lai)測☁️量天然氣的(de)壓力、密度溫度(du)等特性參數。
(2)孔(kong)闆流量計測量(liàng)範圍一般爲3.5:1,而(ér)實際工況并不(bú)都在此範圍,一(yī)旦超過測量範(fan)圍，必将引起測(cè)量誤差㊙️。孔闆差(cha)壓變送器差👌壓(yā)範🌈圍應控制在(zài)其量程的10%以❌内(nei)，例如,差壓變送(sòng)器量程爲0-60kPa,日⚽常(cháng)計量🈲中差壓工(gōng)作範圍應保持(chí)在6kPa~54kPa,如超出該量(liang)程🥵範圍将影響(xiang)計量精度。
(3)根據(jù)場站下遊用戶(hù)用氣量的不斷(duàn)變化，提前加工(gong)制🚶♀️作不同規格(ge)孔闆,每塊孔闆(pan)都可以計算出(chu)對應流量範圍(wei),場站可根🤟據氣(qì)量變化及時更(gèng)換孔闆。以♊此實(shi)現節流裝置産(chan)品系列化😍、标準(zhun)化,有利于提高(gao)節流裝置計量(liàng)的精度。
(4)定期檢(jian)查孔闆導壓管(guǎn)是否存在鏽蝕(shí),觀察導壓管是(shi)🔞否有📞堵塞、洩漏(lou)等現象,--旦發現(xiàn)立即整改,以确(que)保㊙️計量🏃🏻♂️精度。
(5)場(chang)站值班人員定(ding)期檢查孔闆流(liu)量計的差壓、壓(yā)力、溫度變送⚽器(qi)現場工作是否(fǒu)正常，控制室上(shàng)傳參數及現場(chang)顯示是否一緻(zhì),孔闆瞬時流量(liàng)是否穩定等。這(zhè)些都是影響‼️孔(kong)闆計量精度的(de)主要因素。
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