引言
   随着天然(rán)氣在我國的發(fā)展速度飛快，所(suǒ)以需要精⭕度高(gao)的天然氣流量(liàng)測量計。目前我(wo)國大部分天然(rán)氣企業采用的(de)天然氣流量測(ce)量儀器爲孔闆(pǎn)流量計 ，其具有(you)結構簡單，造價(jia)便宜且其測量(liàng)精度高的優點(diǎn)。據有關數據表(biǎo)明，超過百分之(zhī)九十五的石油(you)天⭕然氣💋企業把(ba)孔闆流量計用(yong)在貿易計量計(ji)上。孔闆💋流量計(ji)是檢測裝在管(guǎn)⭐路中的同心孔(kong)闆兩邊的壓力(lì)差來得到流量(liang)數㊙️據的一類檢(jian)測儀器。其主要(yao)是由節流裝置(zhi)、差壓計、壓力計(jì)和 溫度計 構成(cheng)。它根據能量守(shou)恒定律和流動(dong)連續性方程這(zhè)些原🤩理來設計(jì)制造的。它的計(jì)算天然氣流量(liang)的方法是通過(guò)♉節流裝置産生(sheng)壓力差，然後再(zài)進過一些儀器(qì)測量壓力🤟差和(hé)壓力、溫度🤞，最後(hòu)在使用流量積(jī)💃算儀或者計算(suàn)機控制系統最(zui)後得到數據。
1 孔(kǒng)闆流量計工作(zuò)原理及特點
   孔(kong)闆流量計以能(néng)量守恒定律和(he)流動連續性方(fāng)程爲⛱️設計原理(li)✂️，其計算方法是(shi)根據裝在管路(lu)中的同心孔闆(pǎn)兩邊的壓力差(cha)來計算的，其結(jie)構是由溫度計(jì)、壓力計、節流裝(zhuāng)置等構成。由🔴于(yú)其造價便宜，結(jie)構簡單，具有❗較(jiao)高的測量精度(du)，并且适用于精(jing)度要求🏃不高的(de)工程👄測量以及(jí)貿易。我國使用(yong)🐪孔闆流量計已(yǐ)經有很長的一(yī)段時間了，并擁(yōng)有非常成熟的(de)孔闆流量計設(she)計，生🔞産，加工📱經(jing)驗，其生❤️産的孔(kong)闆流量計也可(kě)以測量一些未(wei)知範圍的天然(rán)✍️氣流量。現目🚶前(qián)，我國主流的天(tiān)然氣測量儀器(qi)還是孔闆流量(liàng)計。
2 天然氣流量(liang)計算方法
2.1 天然(rán)氣體積流量計(ji)算基本公式
（1）
式(shì)中 Qn———标準狀态下(xià)天然氣體積流(liu)量，m3/s；
C———流出系數；
β———直(zhí)徑比；
ε———可膨脹系(xì)數；
d———孔闆開孔直(zhí)徑，mm；
Δp———節流件前後(hòu)的壓差，Pa；
ρ1———天然氣(qì)在上遊工況條(tiao)件下的密度，kg/m3；
ρn———天(tian)然氣在标準狀(zhuàng)态下的密度，kg/m3。
2.2 天(tian)然氣體積流量(liàng)計算實用公式(shì)
（2）
式中，As———秒計量系(xì)數，視采用計量(liàng)單位而定，此式(shì)As=3.1794×10-6；
E———漸進速度系數(shu)；
FG———相對密度系數(shu)；
Fz———超壓縮因子；
Fr———流(liú)動溫度系數；
P1———孔(kong)闆上遊取壓孔(kong)絕對靜壓，MPa。
3 孔闆(pan)流量計計量誤(wu)差分析
3.1 流出系(xì)數C對計量精度(dù)的影響
   孔闆流(liú)量計的校準于(yú)流出系數有關(guan)，它需要在上遊(yóu)直管段達到足(zú)夠的長度，同時(shi)其的節流裝置(zhì)需要到📧達必要(yao)的技術要求。而(er)流動系數又與(yǔ)雷諾數有關且(qiě)随其變☁️化。c值增(zēng)大時，雷諾數會(huì)變小，反之則⛹🏻‍♀️c值(zhí)減小時，雷諾數(shù)會增大。流動系(xì)數C也會随着流(liú)量變化而變化(huà)，其變化是随流(liu)量的變大而減(jiǎn)小，當實際的流(liu)量比刻🔱度流量(liàng)小時，則由其帶(dai)來的流量誤差(cha)會增大。同時C值(zhí)是個變量，其根(gēn)據雷諾數改變(bian)而改變，當雷諾(nuò)數到一☁️定值時(shí)，其變化量🏃将會(hui)變小。關于法蘭(lan)取壓，雷諾數要(yao)超過106，而關于交(jiao)接取壓其值✔️要(yào)超過210.
3.2 被測介質(zhì)實際物理性質(zhì)的不确定度因(yin)素
（1）天然氣相對(dui)密度對流量計(jì)量的影響。
   天然(rán)氣流量值會随(sui)着1/Gr變化而變化(huà)，其兩者之間關(guān)系💯是正比例關(guān)系，這一點可以(yi)從上面公式（2）中(zhong)可得知中🙇‍♀️可以(yǐ)看出。假如把Gr看(kàn)作一個單獨的(de)量，那麽當Gr的不(bu)确定度爲正負(fu)百分之零點五(wu)，這是天然氣标(biāo)🌈準體積流量的(de)不确定因素爲(wèi)正負百分♊之零(ling)點二五，因此顯(xiǎn)而易見流量計(ji)量會受到天然(ran)氣實際的相對(dui)密度的⚽影響。而(er)導緻Gr不确定度(dù)出現的原因是(shi)由于沒有測量(liàng)和分析以及确(que)定出真實天然(rán)氣的❄️相關物理(li)參數。例如，實際(ji)空氣的組分偏(pian)😄離标準組分的(de)偏離程度，各有(yǒu)關組分分子量(liang)測量的不确定(dìng)度。目前Gr有兩種(zhong)辦💚法确認，第一(yi)是用浮力氣體(ti)天平✌️、動量比重(zhòng)計等儀器檢測(ce)其👉實際相對密(mì)度；第二種是采(cǎi)用氣分析儀器(qì)，先得知天然氣(qi)的全部組成部(bù)分，再根據🧑🏽‍🤝‍🧑🏻其算(suan)出Cr值。現在我們(men)國家通常使用(yòng)後一種方法。但(dan)是因爲存在着(zhe)壓力溫度差，所(suǒ)以Gr是一✊個變量(liàng)。這時需要使用(yong)在線色譜，觀察(cha)其變化狀況，從(cóng)而進一步增加(jiā)計量的精👨‍❤️‍👨度。
（2）天(tian)然氣壓縮因子(zi)對流量計量的(de)影響。
    流量計 量(liang)的結果通常表(biǎo)現爲在實際運(yùn)行中的流量流(liu)出，但是因爲各(gè)個工程的實際(jì)情況不同，那麽(me)這時候就一般(ban)認爲标準氣體(ti)流量。當我們遇(yù)到外部因素的(de)影響時（氣壓不(bú)高、溫度高），也👉可(kě)以用理想氣體(ti)方程等到體積(jī)流量。然而現實(shi)和理想是有差(cha)異的，同樣的現(xian)實氣體也同樣(yang)與理想氣體有(you)差異，特别是🚩在(zài)由于管道壓🧑🏾‍🤝‍🧑🏼力(lì)大和其溫差大(dà)時，理想氣體狀(zhuang)态🌈方程不在适(shi)用在⭐這裏。可以(yǐ)計算出天然氣(qi)壓縮系數辦法(fǎ)的有三種，第一(yi)是用卡茨曲線(xian)圖求解法，其優(yōu)點在于求解方(fāng)法快速，使用方(fāng)便，但其缺點就(jiù)是‼️誤差較大。第(di)二是采用卡茨(cí)表求解法，但其(qí)缺點在于算法(fǎ)繁瑣，當沒有有(yǒu)關壓縮系數時(shi)還要用到内插(chā)法，但其優點在(zài)于算出的數⛷️值(zhi)最準确。第三種(zhǒng)是查閱《天然氣(qì)壓縮系數速查(chá)手冊》。
（3）可膨脹系(xi)數ε對流量計量(liàng)的影響。
   我們需(xū)要在氣體經過(guò)孔闆的時候對(duì)密度的影響的(de)變化加入一個(ge)修正系數ε。這個(gè)引進的系數使(shǐ)我☔們在實際工(gong)作中産生誤差(chà)一個主要的原(yuán)因。如果工作中(zhong)天然氣的流量(liang)沒有達㊙️到預期(qi)的程度的時候(hou)，真正的修正系(xì)數的ε會比規🔴劃(hua)中的ε要小很多(duō)。最後讓工作中(zhōng)得出的結果🌈數(shù)據要比預期的(de)數據小✔️很多。假(jia)設真正修正系(xi)數比工作中的(de)修正系數要大(da)，最後得到的結(jié)果也要比真正(zheng)地結果要大很(hen)多。
（4）脈動流對流(liu)量計量的影響(xiang)。
   造成脈動流的(de)根本原因是因(yin)爲儀器管道中(zhong)氣體流過🐇的速(su)度還有氣體的(de)壓力産生改變(biàn)，這個改變能夠(gou)引導🔞出壓力差(chà)的改變，讓我們(men)儀器記錄下來(lái)的線條是不是(shi)一根線。而是一(yī)段寬帶。然而讓(rang)這個脈動流産(chǎn)生的原因有些(xie)隻有👌一個，而另(lìng)♊一些卻是有很(hěn)多個原🌈因結合(he)到一起的。比如(rú)我們長距離管(guǎn)👣道中殘餘液🏒體(ti)的積累，壓縮天(tian)🙇‍♀️然氣的儀器的(de)使用，天然氣井(jing)田中壓力的變(biàn)化擾動，天然氣(qi)使用單位不能(neng)很平均的使用(yòng)天然氣。能夠有(yǒu)穩定的流量流(liú)動才是截留裝(zhuang)置計算✍️流量最(zui)👨‍❤️‍👨基本的因素，當(dang)我們需要測量(liàng)的單位産生波(bō)動的時候，我們(men)就不能很🔞好的(de)對其進🐪行測量(liàng)，這樣就會使測(cè)量的誤差增大(dà)。因此我們爲了(le)讓我們最終的(de)測量結果誤差(chà)小，就有必要對(dui)脈動流進行削(xuē)弱。
3.3 儀器的設計(ji)、安裝管理誤差(chà)分析
（1）儀器的設(shè)計誤差
   儀器差(chà)生誤差的原因(yīn)是因爲儀器本(běn)身設計的不足(zu)🔱或✊者👣是因‼️爲在(zài)儀器使用的時(shí)候産生了一些(xiē)不可預測的改(gǎi)變。這種誤差主(zhǔ)要是以下幾個(gè)方面體現出來(lai)：第一是✏️因爲儀(yi)✔️器孔闆的上面(mian)構成角度的尖(jian)銳程度還沒有(yǒu)達到預期的标(biāo)準，儀器管孔的(de)參數沒有按照(zhao)計算制造，儀器(qi)控闆的高不能(néng)達到工作标準(zhǔn)，或者是工作本(ben)身就沒有按照(zhao)規定的流程進(jìn)行，緻使工作中(zhong)出現許多不可(ke)逆🚶‍♀️的失誤，最終(zhōng)導緻🐇誤差的産(chǎn)生。
（2）安裝管理誤(wu)差
   那麽這個誤(wu)差會最後發展(zhan)成一個不能有(yǒu)一個準确判定(dìng)的持續差生誤(wù)差的源頭。産生(sheng)這種誤差有很(hen)強的普💃通性。比(bǐ)如在施♊工的時(shi)候，符合要求的(de)施工材料不夠(gou)，施工的材🔞料參(can)數不能滿☔足施(shī)工所需要的參(can)數，這些參數具(jù)體體現在材料(liào)的長度，材料✉️的(de)制造工藝，材料(liào)孔闆的形變，還(hái)有材料中冗餘(yú)物😍質對材料本(běn)身💁參數造成的(de)映像，材料雷諾(nuò)參數的不能滿(mǎn)足🤞制造所需的(de)要求，材料焊接(jiē)的位置發生🏃🏻偏(piān)差。而管理上面(miàn)的錯誤主要在(zài)于：工作儀器不(bu)是我們所需要(yao)的儀器、孔闆的(de)直徑不能通過(guò)相應的流量，引(yin)壓管、平衡🏒閥、差(chà)壓☀️計各連接部(bù)位發生的錯誤(wù)，人員自身操作(zuò)産生的錯誤。
3.4 流(liu)量積算方法不(bú)當對計量的影(ying)響
   現階段我們(men)使用的一般的(de)孔闆節流裝置(zhi)和與它解構不(bu)一樣的二次測(ce)量工具使用不(bú)一樣的數據計(ji)算方法。我們需(xu)要使用符合規(gui)則的孔闆流量(liang)工具來計算天(tiān)然氣的流量，它(ta)的數據和天然(rán)氣的各個方面(miàn)都有密不可分(fen)的聯系。假設我(wǒ)們使用的流量(liàng)測量體系并沒(mei)有符合相應的(de)配置工具，它就(jiù)會在工作時不(bu)能夠進行準确(que)的計算，使儀器(qi)的誤差增大。
4 孔(kǒng)闆流量計運行(hang)中準确計量的(de)影響因素
現階(jie)段我們的儀器(qì)維護闆的流量(liang)統計表經過長(zhang)期的使用經常(chang)出現一下一些(xiē)問題：
（1）我們使用(yong)的最基本的孔(kǒng)闆測量儀器，有(you)一個能夠測量(liang)的範圍♍有限、測(cè)量的準确性不(bu)高、測量本體的(de)環境💁因素🔞影響(xiang)💁較多🏃‍♀️時我們需(xu)要使用不同的(de)孔闆👈原件。
（2）在一(yi)些特殊的時間(jian)裏，我們的天然(ran)氣中含有許多(duo)的雜質🤞，使天然(ran)氣的純度得不(bú)到提高。這會讓(rang)計量儀器管道(dào)被堵塞，造成一(yi)些其實可以避(bi)免的誤差。
（3）因爲(wei)現階段的天然(rán)氣與天然氣液(ye)體不能很好的(de)💔分開，會讓導出(chu)壓力的管道中(zhōng)和壓力計算記(ji)因爲正壓與負(fù)🔞面壓力而産生(sheng)多餘的水分與(yu)油，這會讓🙇‍♀️差壓(ya)計因爲有🚶‍♀️多餘(yu)的液體而🌍計算(suàn)不準确。
（4）孔闆在(zai)每隔一段時間(jian)都需要檢查一(yi)次，還需要經過(guo)🐉洗淨與測量常(chang)規參數，但是天(tiān)然氣計的工作(zuo)條件不好，不🔞能(néng)每🥵隔一段時間(jian)就進行檢查與(yu)維修。
（5）當介質的(de)壓力和溫度都(dōu)發生不同的變(biàn)化的時候，天然(ran)氣的體🤩積也會(huì)跟随這變化，這(zhè)會讓天然氣計(jì)出現誤差。
5 提高(gao)孔闆流量計計(jì)量精度的措施(shi)
我們從計量天(tian)然氣産生誤差(chà)的原因入手，研(yán)究出幾種在進(jìn)行天然氣計量(liàng)不同時間段的(de)不同辦法🏃‍♂️來降(jiàng)低誤差。
5.1 孔闆流(liú)量計的設計安(an)裝上應嚴格符(fú)合技術标準
我(wo)們現階段的孔(kong)闆節流裝置應(ying)該要和規定（SY/T6143-1996）所(suǒ)有♊的指标都要(yao)吻合，尤其實在(zai)進行安裝的時(shí)候，必須要與響(xiang)應的參數來☂️匹(pi)配相應的材料(liào)，大多數情況下(xià)都需要最少前(qián)30D。
5.2 消除脈動流
（1）使(shǐ)用風吹，掃除的(de)，清理管道或者(zhe)在低的地方使(shi)用分液器來讓(rang)管道中多餘的(de)液體減少。
（2）我們(men)需要我計量能(neng)力能夠做到的(de)情況下，使測量(liàng)管道的内徑見(jiàn)效，從而讓差壓(ya)和孔徑比得到(dao)提高。
（3）在實際工(gong)作中，我們要盡(jin)可能使用短引(yin)壓管線，這樣的(de)目的是爲了讓(ràng)引壓管線中的(de)阻力，而且還能(neng)讓上遊和下遊(you)的管💜線的長一(yī)樣。這樣就能在(zai)實際工作中降(jiàng)低工作系統💜裏(lǐ)的諧振和壓力(lì)脈動振幅。
（4）我們(men)需要将測量點(diǎn)的前面增加一(yi)個調整壓力的(de)閥門，使壓力能(néng)夠平穩的被輸(shū)出，在測量管前(qián)面增💋加一個緩(huan)沖罐用來使氣(qi)體得到儲存和(he)釋放也能起到(dào)見效誤差的作(zuo)用。
（5）控制計量管(guan)段下流閥。
5.3 量值(zhi)溯源
因爲我們(men)所需要的流量(liàng)的參數不是一(yī)塵不變的，所以(yi)⛷️如何讓✊讓儀表(biǎo)更加準确使我(wǒ)們現階段亟待(dai)✊解決的一個問(wèn)題之一，我們所(suo)采取的方法是(shì)量值溯源。
（1）作爲(wei)原級标準的固(gu)定裝置之一，流(liu)量量值的和流(liú)量計有着非常(cháng)巨大的不同。流(liú)量量值的标準(zhun)不能進行移動(dong)，所以它不可以(yǐ)很好的把流量(liàng)參數的變化性(xing)展現出來🌈。怎麽(me)樣才能把流量(liang)計上的最基本(běn)的擦描述整合(hé)成爲導出的兩(liǎng)，在現階段仍然(rán)是一個巨大的(de)挑戰。
（2）在我們的(de)孔闆節流的裝(zhuang)置的所有的程(cheng)序都滿足了☀️現(xiàn)🌈階段對此的規(gui)章要求的時候(hòu)，我們的裝置就(jiù)📞可以與幾何學(xue)與流體力學一(yi)樣。我們可以以(yǐ)此爲🔴基本，對我(wo)們需要的參宿(xiu)進行溯源，我們(men)的節流裝部分(fèn)用長度進行檢(jian)測，壓力、溫度、時(shi)間或氣樣分析(xi)♋用各自的标準(zhun)器具或标準樣(yang)氣進行檢驗，并(bìng)将标準器與國(guó)家基準建立溯(sù)源鏈。
（3）在一些用(yòng)于商業用途的(de)計量流量的裝(zhuāng)置裏，我們在流(liu)量計工🛀作一個(gè)時間段之後，我(wo)們就要對我們(men)🌂的儀器進⁉️行檢(jiǎn)測與維修，使我(wǒ)們的儀器能夠(gòu)準确。
5.4 加強業務(wu)培訓，建立健全(quan)各項規章制度(du)
   我們需要對員(yuán)工進行強化訓(xun)練，使他們能夠(gòu)提高自身🔴的🚶‍♀️技(ji)術能力水平，使(shi)他們能夠在出(chu)現問題的‼️同時(shi)能夠‼️及時的檢(jiǎn)測出來并且能(neng)夠将其維修完(wán)好，讓工作原件(jiàn)的工作壽命能(néng)夠得到最大化(hua)的提升。我們還(hai)需要擁有一個(gè)完善的計量責(ze)任體制，讓⛷️員工(gōng)按照規章制度(du)對儀器進行定(ding)期的維護與修(xiu)理，并且對每一(yi)🚶‍♀️個儀器都能有(you)一個完備的資(zī)🙇🏻料庫，這樣才能(neng)🌈使工作☎️人員能(néng)夠及時的發現(xian)問題并且進☔行(háng)處理。在現階段(duàn)🤞的規定中，我們(men)必須⚽對我們的(de)㊙️儀器進行每個(gè)月一次的清潔(jie)🐆處理，檢查我們(men)儀器🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的計量準(zhǔn)确度，儀器的D/A轉(zhuǎn)🔴換通道，還有對(dui)♉儀器計算流量(liàng)的程序、有損壞(huai)的孔闆都要做(zuò)好及時檢測與(yǔ)更換，最後我們(men)必須要把天然(ran)氣的生産檢測(ce)狀況👅的檢測加(jiā)強，這樣才能提(ti)高檢測的準确(que)成都，從根源上(shang)減少誤差。
5.5 孔闆(pan)流量計發展與(yu)展望
   孔闆流量(liàng)計是一種很實(shi)用并且發展時(shi)間很長的流量(liàng)計算工具，它由(yóu)很多個相互不(bu)聯系的部分結(jié)和在一起。這些(xie)部分之間能不(bu)能很好的搭配(pèi)到一起，它們安(ān)裝的流程是不(bú)是符合規章流(liú)程，都可能從正(zheng)面作用到計量(liang)工具的誤差大(da)小。所以我們研(yan)究一個一體化(hua)的流量計的成(chéng)品的時候，我們(men)需要将它的解(jiě)構盡可能的簡(jian)單化，并且提高(gao)它的穩定性，使(shǐ)它的性價比能(neng)得到巨大的提(tí)升。孔闆流量計(jì)是一個很有市(shi)場前途的商業(yè)項目，它的發展(zhǎn)依靠社會科技(ji)發展的速度。現(xiàn)階段世界上的(de)計量工具的發(fa)展大環境是要(yào)将計量鞠躬一(yi)體化，并且做到(dao)計量儀器的正(zhèng)确性，能夠智能(neng)化。還需要優于(yu)現階段社會的(de)軟件功能，還要(yao)擁有能與DSC連接(jie)的RS485微機連通接(jiē)口，這樣才能使(shǐ)工作人員進行(hang)檢測的時候能(néng)夠很迅捷、簡便(biàn)的爲工作人員(yuan)提供檢測。以上(shàng)的條件都能讓(rang)我們計量工具(ju)的發展得到平(ping)穩的發展。
6 結語(yǔ)
   我們從上文能(néng)夠得出結論，現(xiàn)階段我們的孔(kong)闆流量計還👅不(bú)能很好的在天(tiān)然氣作業中進(jìn)行使用，其中的(de)困難還非☎️常之(zhī)多，各種因素的(de)影響導緻最後(hòu)的結果不能很(hen)準确。

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