摘要:介紹了孔闆(pǎn)流量計 量器具的(de)應用,同時針對當(dang)前孔闆流量自動(dong)計量系統進✨行🌈了(le)📞介紹和分析,爲現(xiàn)場孔闆流量計計(ji)量精度的提高提(tí)出了相應💘的建議(yi)和要求。
　　由于曆史(shi)原因和自身的特(tè)點,孔闆流量計在(zai)當前天然🍓氣計量(liàng)中占據很大市場(chǎng)。同時,由于自動化(hua)技💛術在孔闆流量(liang)㊙️計計量系統中的(de)應用,使孔闆流量(liàng)計計量系統克服(fú)了傳👣統計量過程(chéng)中人爲誤差等不(bu)利因素,進一步提(tí)高了孔闆流量計(jì)的💃計量精度。
1天然(ran)氣流量計量方法(fǎ)
　　我國天然氣計量(liang)通常以體積表示(shì)，法定單位是立方(fāng)米✔️。我國規定天然(ran)氣流量測量的标(biao)準狀态是:絕對壓(ya)力爲0.101325MPa,溫度爲23.15℃。天然(ran)氣流量計量方法(fa)很多,可用的流量(liàng)儀表也很多,按🈚工(gong)作原理大緻👨‍❤️‍👨分爲(wèi): 差壓式流量計 、容(róng)積式流量計、速度(du)式流量計3種類型(xíng)。在計量标準方✨面(mian),目前世界上多數(shu)國家計量标準逐(zhú)步向1S05167《用孔闆測量(liàng)充滿圓管的流體(tǐ)💯的流量》靠攏，我國(guó)天然氣計量标準(zhǔn)也修訂爲SY/T6143-1996《天然氣(qi)流量的标準孔闆(pan)計量方法》。
2孔闆流(liú)量計自動計量概(gai)況
　　所謂自動計量(liàng),就是利用變送器(qì)實時檢測天然氣(qi)流量計量中所涉(she)及到的溫度、壓力(lì)、壓差等參數,通過(guò)計算機中的流量(liang)計算軟件,實現整(zheng)個流量測量環節(jiē)中無人工參與的(de)天然氣流量測量(liàng)。随着計量技術的(de)發展和計算機運(yun)用的普及。實現孔(kong)闆流量💔計自動化(hua)計量的方案較多(duō),目前主要有以下(xià)4種模式。
2.1單變變送(song)器+流量計算機(或(huò)工控機)利用
　　單變(biàn)量模拟變送器分(fèn)别檢測溫度、壓力(lì)、差壓,并将檢測到(dao)的電信号轉換成(chéng)标準的4-20MA模拟信号(hào)送入流量計🈲算機(ji)✨(或工控機🤟)的數據(jù)采集卡,通過A/D轉換(huàn)成數⭐字量,在流量(liàng)計算機(或工控機(ji))上通過流量計算(suàn)軟🔞件計算出天然(rán)氣瞬時流量、累㊙️積(ji)流量以及實現其(qi)👈他輔助功能。此方(fang)式屬傳統自動計(jì)量模式,缺點爲🌂采(cai)集、傳輸爲模拟信(xin)号,抗千擾🔴能力較(jiào)差，由于信号轉換(huàn)等問題計量精度(dù)難以提高,而且硬(ying)件較複雜💁、中間環(huan)節較多、可靠🧑🏾‍🤝‍🧑🏼性較(jiao)差。可擴展爲⁉️:單變(bian)量變送器+流量計(ji)🌈算機+工控機,從而(er)實✏️現流量計算與(yǔ)🌈顯示分開,提高系(xi)統的♌可靠性和可(ke)視性。
2.2多變量變送(sòng)器+流量計算機(或(huo)工控機)利用
　　1台多(duō)變量智能變遞器(qi)同時檢測溫度、壓(yā)力、差壓等,采用👣現(xiàn)場總🈲線制,通過數(shù)字信号傳輸,送入(rù)流量計🛀🏻算機(或工(gōng)控機)數據采集卡(ka)後上通過流量計(ji)算軟件計算出天(tian)然氣瞬時⚽流量、累(lèi)積流量及實現其(qi)他♋功能。此方式硬(yìng)件連🌂接簡化了許(xǔ)多,提高了系統的(de)可靠性和測量精(jing)度。但由于變送器(qi)僅檢測測量信号(hào)不進行數據處理(li)，因此在校準時必(bì)須和流♉量計算機(jī)--起實行聯校✊。采用(yòng)流量計算機或工(gong)控機主要區别在(zài)于流量計算部分(fèn)。流量計算機⛹🏻‍♀️是專(zhuān)用的固化軟件實(shi)現計算和數據存(cún)儲,比較穩定可靠(kao),可信任度較高;工(gōng)控機上軟件計算(suàn)一般自主開發,便(biàn)于軟件升級和系(xi)統維護,由于計算(suan)量大,特别是多路(lu)💁計量時,可靠性稍(shāo)微差些。爲增加系(xi)統的可靠性和操(cāo)作界面直觀化,這(zhe)種方式也可擴展(zhan)爲:多變量變送器(qì)+流量計算機+工👄控(kòng)機,即流量計算機(ji)中實現流量計算(suan),工控機上實🐆現顯(xian)示。
2.3多變智能變送(sòng)器+工控機此方式(shì)與模式2比較,主要(yao)區别是變送器内(nèi)固化了流量處理(lǐ)軟件使得變送器(qì)可以就地顯示瞬(shùn)時測量參數和計(ji)算瞬時流量,并通(tong)過🔱數字信号傳輸(shū),送人工控機顯示(shi)和實現其📞他輸助(zhu)功能。所測量的流(liu)量值🔴必須在工控(kòng)機上進行二次處(chù)理🌈,以實現數據的(de)累積和存儲功能(néng)。采用♉這種方式,系(xi)㊙️統結構進一步簡(jian)化,變送器可單校(xiao)也可聯校,易于維(wéi)護😘。但由于🏃🏻‍♂️在工控(kòng)機内實現流量的(de)累積和存儲,可靠(kao)性較差,易造成數(shu)據丢失。
2.4一體化智(zhi)能儀表+工控機主(zhǔ)
　　要利用一體化智(zhi)能儀表實現了變(bian)送器與流量計算(suan)機的一💁體🚶化。不僅(jǐn)自帶數據庫可實(shí)現瞬時參數及流(liú)量的顯示,以及累(lei)積流量和曆史數(shù)據的再現;而且在(zai)儀表的運行方面(miàn),采取了.多種電源(yuán)保障方⁉️式:内電池(chí)組、太陽能和外接(jie)電源等,實現了在(zai)無電力供應情況(kuang)下,可以獨立自成(cheng)計量系統，就地顯(xian)示天然氣瞬時流(liú)量、累積流量和數(shù)據的存儲、再♉現等(děng);正常情況下可通(tōng)過現場總線和上(shang)位機連接,實行數(shu)⚽字信号傳輸上傳(chuán)🔅顯示,也可以在工(gong)控📞機上實行二次(ci)數據處理,組成的(de)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計量系統更加靈(líng)活、可靠。采用這種(zhong)方式,實現🔅了計量(liàng)🏃‍♀️數據的無憂化,使(shǐ)得系統🤞結構簡單(dān)、操作更簡單更可(kě)靠、更易維護;不僅(jǐn)可以單校也可以(yǐ)聯校。采用獨立的(de)計✂️量回路,減少了(le)數據傳輸過✊程的(de)幹擾,提高了計量(liàng)的精度。
3自動計量(liang)方案選擇的原則(zé)
　　由于 天然氣流量(liàng)計 量是--種間接的(de)、多參數的、動态的(de)、不可再現的測量(liàng),天然氣♻️的流量計(ji)量是流量測量中(zhōng)的難點之一。因此(ci),在選擇具體方案(an)時,應着重考慮系(xi)統的可靠性🌐、準确(què)性和先進性。一般(bān)主要遵從以下原(yuán)則。
3.1數據的安全性(xing)原則指
　　在非儀表(biao)故障的情況下，計(jì)量系統能夠提供(gòng)準确的計量數據(jù)🐕,以實現對天然氣(qi)管網的有效監控(kòng),并保證🥰數據的可(ke)靠性,爲企業信息(xī)系統實現企業管(guǎn)理、經營👌、指揮、協調(diao)提供重要依🙇‍♀️據。計(jì)量信息系統重要(yào)的數據源,一旦出(chu)🛀🏻現問題,将給企業(yè)帶來不可估🛀🏻量的(de)損失。因此,數據源(yuan)要求準确、齊全、完(wán)整、可靠。爲此在選(xuan)擇方案時,首要問(wèn)題就是考慮計量(liang)數據的安全性。由(yóu)于針對天然氣集(ji)輸企業分散、環境(jìng)因素惡劣,要充分(fèn)考慮計算機故障(zhàng)、電力供應等實際(ji)情況，做好預案,避(bi)免由此而引起的(de)數據丢失。
3.2計量回(hui)路的獨立性原則(ze)
　　主要是爲了保證(zhèng)在計量系統出現(xiàn)問題時,盡量減少(shǎo)故障的🐕影響面,降(jiàng)低故障的影響程(chéng)度,從而維護🌈企業(ye)的安全平穩運行(háng)和☀️經濟效益。
3.3使用(yong)操作的簡單、可靠(kào)原則
　　由于天然氣(qì)集輸企業的站、場(chang)一般都比較分散(sàn),專😍業人🧑🏾‍🤝‍🧑🏼員相♋對較(jiào)少。因此,在選擇、設(shè)計方案時要充分(fen)考慮操作🏃🏻、維護的(de)簡要性,做到簡單(dan)易用、高可靠、低維(wei)護,從而确保計量(liàng)系統的長期、穩定(dìng)運行。
3.4兼顧發展的(de)原則
　　伴随天然氣(qì)貿易的發展對天(tian)然氣計量的精度(du)和計量方式的要(yào)求也越來越高。在(zài)選擇時要考慮天(tiān)💋然氣計量交接✍️方(fāng)式的可能改變和(hé)實時計量補償的(de)可能，如在線色譜(pu)分析、實時補償、能(néng)量計量等。如果要(yao)在企業信息網絡(luò)的基礎上,建立以(yi)企業信息網絡爲(wei)紐帶的站控系統(tong),則應考慮實現計(jì)量系統數據的遠(yuǎn)程組态。
3.5計算方法(fǎ)和計算軟件的合(he)法性原則
　　在天然(ran)氣貿易計量中要(yao)充分考慮到計算(suan)方法和計💁算軟件(jian)的合法性問題,避(bì)免由此而引起不(bú)必要的計🧡量糾紛(fēn)。由于天然氣計量(liàng)方法的多樣性,應(ying)考🌏慮計算軟件的(de)獨立化,這樣才🌏便(bian)于流量計算軟件(jian)的升級。在具體的(de)計量系統中應采(cǎi)用用🍓戶認可的特(tè)定計算方法或是(shì)以合同、協議的方(fang)式規定計算方法(fa)。
3.6技術先進、成熟的(de)原則
　　現代計量逐(zhú)步發展成爲一門(mén)綜合性的專業技(ji)術，它是集成計算(suan)機技術、通訊技術(shù)、網絡技術、儀表制(zhi)造技術、微🏃🏻功耗技(ji)術爲-體✊的技術結(jie)晶。由于各儀表廠(chǎng)家技術水平的不(bú)平衡,在選👄擇方案(an)時一定要有預見(jiàn)性。
4存在的問題.
　　盡(jin)管孔闆流量計自(zì)動計量系統的發(fā)展越來越完🔞善,但(dàn)由于設🎯備、測量儀(yi)表本身的原因和(he)自動計量💋技術上(shang)的局限性,在提高(gāo)計量的準确性和(hé)數據處理上,仍🤞存(cún)在一些問題。
4.1節流(liu)裝置帶來的誤差(chà)
　　首先,孔闆流量計(ji)在流體較爲千淨(jìng)、流經節流裝置前(qian)直管段比較理想(xiǎng)(遠大于10倍圓管直(zhí)徑)、流體處于💰紊流(liú)狀态(雷諾數大于(yú)4000)時,其精度可達0.75級(jí)。但由于氣質、計量(liàng)直管段沒有達到(dào)要求,孔闆産生誤(wu)差的因素有:孔闆(pan)人口銳角損傷;液(ye)體及固體污🐉物堆(duī)積在👉孔闆表面,使(shǐ)孔闆表面粗糙度(du)改變,大大增加測(ce)量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻誤差。根據對現(xiàn)場使用過的孔闆(pan)所作測量統計,孔(kong)闆在剛開始投用(yong)㊙️時,精度☀️可達1%，連續(xu)運行3月後,其測量(liang)🚩精度僅達到3%甚至(zhi)更低。其次,量程比(bǐ)的問題。量程比(3:1)是(shi)孔闆流量計最大(da)的缺憾📧。盡管現在(zài)已有寬量程比的(de)變送器,但在對于(yu)瞬間流量變化範(fan)圍很大,流量低于(yu)最🤞大流量的30%時,由(yóu)于節流式測量方(fāng)法原因,計量的精(jing)度将大幅度🔞降低(di)。因此,爲了提高量(liang)程🚩比,可以考慮利(lì)用變送器寬量程(cheng)的特點,運用軟件(jian)的方式實現量程(cheng)的自動調整(軟維(wéi)護),從而擴大量程(cheng)比,提高測量的有(yǒu)效範圍,保證計量(liang)的準确性。
4.2現場變(bian)送器的誤差
　　現場(chǎng)差壓、 壓力變送器(qi) 本身能達到的精(jing)度是實現整個計(jì)量系統精度的基(ji)礎。因此,要保證 差(cha)壓變送器 、溫度傳(chuan)感器、壓力傳感器(qi)的本身精度爲A級(jí),即時進行⭕檢定,保(bao)證其精度。
4.3異常數(shu)據的處理問題
　　任(ren)何系統都有可能(neng)出現故障，可能出(chū)現--些異常的無理(li)數據。因👉此爲了維(wei)護貿易雙方的利(li)益,對可能出現的(de)異常數💋據問題在(zai)設計時要充分考(kao)慮數據的審慎可(kě)修改性,從而避免(miǎn)異常數據一旦出(chu)現并參與累積計(ji)算,造成計量數據(ju)的混亂。
4.4操作界面(miàn)和過程數據的利(li)用問題
　　由于天然(ran)氣輸送的連續性(xing)、動态性、瞬間的不(bu)确定性以及不可(kě)再現等特點,實時(shí)地進行數據分析(xi),對數據㊙️形成的全(quán)過程進行有效的(de)監控和保存,有利(lì)于數據異常的分(fen)析和控制,是數據(ju)管理中重要的一(yi)環。目前的自動計(jì)量系統在此方面(miàn)有所考慮,但過程(chéng)數據的應用、分析(xī)、界面功能尚不完(wan)全,還有待👣于完善(shàn)。
5結論
　　在采用孔闆(pan)流量計測量天然(ran)氣流量時,如對孔(kǒng)闆💋.流量計✉️的一次(cì)裝置(孔闆節流裝(zhuāng)置)和二次儀表(差(cha)壓靜壓溫💚度、天然(rán)氣物性參數計量(liang)器具等)配套儀表(biǎo)的選擇、設計、安裝(zhuang)、使用都嚴格按照(zhào)有關标準進行,并(bing)在受控狀态下🔴使(shi)用時，其🌈流量測量(liang)精度是可以控制(zhì)在+1%~+1.5%範圍内的。
根據(ju)實際應用情況,就(jiu)提高計量精度提(tí)出以下控制方法(fa)及建議。
5.1孔闆節流(liu)裝置必須符合标(biāo)準
　　孔闆節流裝置(zhì)應按照标準安裝(zhuāng)設計,根據孔闆前(qian)🌂阻力件形式配接(jiē)足夠長度的直管(guǎn)段,一般應至少前(qián)30D。長慶氣田在🐇開發(fa)初期部分集氣站(zhàn)因設計原因流量(liang)計直管段🔅長度爲(wèi)前10D後5D,造成天然氣(qì)計量輸差㊙️達到士(shì)5%~土8%。分析原因後經(jing)技術🌍改造,計量管(guan)段改爲💘前30D後10D,使計(ji)量輸差降低到+1.5%。
5.2氣(qì)流中存在脈動流(liú)的改善措施
　　在天(tiān)然氣計量中由于(yú)各種原因使天然(ran)氣脈動,可⚽以采取(qǔ)以下措施減小脈(mò)動流的影響。
(1)在滿(mǎn)足計量能力的條(tiao)件下,應選擇内徑(jìng)較小的測量👅管,使(shi)Op、β在比較高的雷諾(nuò)數下運行。
(2)采用短(duǎn)引壓管線,盡量減(jian)少引壓管線系統(tǒng)中的阻力件,并使(shi)上下遊管段相等(děng),以減少系統中産(chan)生諧振和壓力㊙️脈(mò)動振幅的增加。
(3)采(cai)用自動清管系統(tong)或低處安裝分液(ye)器來降低管線中(zhong)積液引起的脈動(dong)。爲使天然氣流量(liang)計量達到具有最(zuì)佳的計量性能,應(yīng)将天然氣中的水(shuǐ)分徹底脫出。
5.3加強(qiang)計量管理、建立健(jiàn)全各項規章制度(du)
　　嚴格貫徹執行SY/T6143-1996标(biao)準,确保裝置完全(quan)符合标準的技術(shu)要求🌍。建立健全各(gè)項規章制度,如定(dìng)期維護制度、周期(qī)送檢制度,加強✔️對(dui)天❄️然氣生産情況(kuang)的監測，及☎️時消除(chu)👄誤差。長慶氣田根(gen)據氣質的淨化程(chéng)度,規定🌈集氣站、貿(mào)易交接計量孔闆(pǎn)定期清洗檢查,同(tong)時還🧡配備孔闆綜(zong)合測試儀定🆚期對(dui)孔闆進💯行幾何尺(chi)寸檢定,使集氣站(zhan)✉️單井計量輸差能(neng)有效控制在土1.0%以(yi)🐪内。

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