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| 孔板流量計在天然氣計量中的誤差分析 |
| 孔板流量計在天然氣計量中的誤差分析 | | 發(fā)布時間：2019/12/30 8:14:23 |
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摘 要： 通常孔板流量計的測量準(zhǔn)確度能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，但在實際使用中，由于節(jié)流裝置的設(shè)計、制造、安裝和使用不符合標(biāo)準(zhǔn)要求等原因，影響了流量的測量準(zhǔn)確度。通過對孔板節(jié)流裝置測量原理、安裝要求、儀表的選擇等因素的分析，指出影響孔板流量計測量準(zhǔn)確度的根本因素是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動狀態(tài)是否偏離設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。只有使流量計在正確的工況下運行，才能減少計量誤差，確保計量準(zhǔn)確度。
關(guān)鍵字： 孔板流量計 計量 誤差 途徑 選擇 方法
天然氣計量中，使用最多的是孔板流量計，它由節(jié)流裝置、導(dǎo)壓管、差壓計、壓力計和溫度計等組成。正常情況下，它的測量準(zhǔn)確度能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和石油部標(biāo)準(zhǔn)的要求。但在實際工作中，由于節(jié)流裝置設(shè)計、制造、安裝和使用不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，參數(shù)選擇不當(dāng)，用戶負(fù)荷變化，人工取值不準(zhǔn)等原因，都不同程度地影響著流量測量的準(zhǔn)確度。因此，找出孔板流量計測量誤差產(chǎn)生的原因及解決辦法是關(guān)系到計量準(zhǔn)確的重要工作。
1 節(jié)流裝置
1.1 孔板制造及安裝
采用孔板流量計時，對孔板加工的技術(shù)要求十分嚴(yán)格，必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)或部頒標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，否則，會給天然氣流量測量結(jié)果帶來誤差。
（1）孔板偏心：實驗表明，孔板偏心引起的計量誤差一般在2%以內(nèi)，孔徑比β值愈高，偏心率影響愈大，所以，應(yīng)避免采用β值高的孔板。
（2）孔板彎曲：由于安裝或維修不當(dāng)，使孔板發(fā)生彎曲或變形，導(dǎo)致流量測量誤差較大。在法蘭取壓的孔板上進(jìn)行測試結(jié)果，孔板彎曲產(chǎn)生的最大誤差約為3.5%。
（3）節(jié)流裝置內(nèi)突出物：節(jié)流裝置中伸入管內(nèi)的墊片、焊縫等也會使流量測量產(chǎn)生一定的誤差，誤差大小與突出物的位置、孔板與突出物的距離以及突出高度有關(guān)。試驗證明，當(dāng)β=0.7，突出物體位于孔板上游2倍管徑處時，產(chǎn)生的誤差最大；若突出物位于上游孔板處，誤差為16%～50%，若將突出物位于孔板下游時，對計量準(zhǔn)確度的影響要小些。
1.2 提高計量準(zhǔn)確度途徑
（1）管道要求：國家標(biāo)準(zhǔn)對計量管長度、直管、圓度和內(nèi)表面粗糙度等都有嚴(yán)格的技術(shù)要求。當(dāng)計量管最小長度不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時，會給流量測量結(jié)果帶來偏差，其大小與孔徑比β和雷諾數(shù)有關(guān)，所以必須在孔板前面的直管上安裝整流器，才能保證計量準(zhǔn)確度。
（2）安裝要求：孔板入口端面必須與管道軸線垂直，其偏差不能超過1度。安裝孔板時要注意裝入管道的方向，嚴(yán)禁反裝，必須符合標(biāo)準(zhǔn)對不同軸度公差的要求。法蘭、孔板與取壓裝置之間的密封墊片厚度不得大于0.03D。墊片的安裝不得突入直管段內(nèi)或取壓裝置內(nèi)腔，不得擋住取壓口及引起取壓位置的改變。新建站場必須在管道吹掃并運行幾天后，再將孔板安裝到節(jié)流裝置上，以免孔板被氣體中的液、固體雜質(zhì)損傷或污染。
2 儀表選擇
要正確選擇與使用差壓計，差壓計量程過大，流量較小，差壓計工作在30%以下，會大大降低流量測量準(zhǔn)確度，當(dāng)計量流量減小后，要及時更換差壓計的量程彈簧或孔板規(guī)格，否則，差壓誤差會成倍增加。
在選擇儀表差壓值時，既要考慮孔徑比β，又要使經(jīng)過孔板壓力損失后的壓力能滿足生產(chǎn)需要。法蘭取壓β值應(yīng)在0.15～0.7之間，這樣既可保證計量準(zhǔn)確度，又可以減少壓力損失。
3 脈動流的影響
（1）脈動流的起因。管道中氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化，造成脈動流，它能引起差壓的波動，使記錄曲線變成一個寬帶。①天然氣井若為氣水同產(chǎn)，這些井的計量差壓均發(fā)生波動；②長輸管道或氣田管道積液造成計量差壓波動；③天然氣壓縮機(jī)的使用使計量差壓發(fā)生波動；④氣井之間的壓力干擾造成的差壓波動；⑤用戶用氣不均衡，氣量在瞬間發(fā)生急劇變化，供氣調(diào)壓閥突然開大或關(guān)小也會導(dǎo)致差壓波動。
（2）抑制脈動流的方法。①消除或遠(yuǎn)離脈動源：采取控水采氣；采用高效分離器，加強(qiáng)氣水分離；對積存在計量管段、導(dǎo)壓管、流量計高低壓波紋管室中及管道中的凝析液應(yīng)及時吹掃或清管。②控制計量管段下流閥：實踐證明，控制下流閥對各類脈動源引起的差壓波動都有抑制作用。③加裝緩沖罐：可在測量管段前加裝緩沖罐，可儲存和釋放氣體的能量，有效地平抑各種脈動源引起的差壓波動，也可設(shè)置專門的脈動衰減器。④提高差壓和孔徑比β：對于同一條計量管道，若要提高差壓，就要降低孔板直徑，使孔徑比β降低，為了使差壓和孔徑終都提高，必須相應(yīng)減小計量管管徑。⑤安裝調(diào)壓閥：在測量點前入口處加裝調(diào)壓閥，穩(wěn)定輸出壓力，可有效地減少脈動現(xiàn)象對計量準(zhǔn)確度的影響。
4 結(jié)束語
影響孔板流量計測量準(zhǔn)確度的根本原因是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動狀態(tài)是否偏離設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此，在實際使用中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求定期對節(jié)流裝置、孔板、雙波紋差壓計進(jìn)行檢查和調(diào)校，這樣才能減少計量誤差，確保計量準(zhǔn)確度。
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摘 要： 通常孔板流量計的測量準(zhǔn)確度能夠滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，但在實際使用中，由于節(jié)流裝置的設(shè)計、制造、安裝和使用不符合標(biāo)準(zhǔn)要求等原因，影響了流量的測量準(zhǔn)確度。通過對孔板節(jié)流裝置測量原理、安裝要求、儀表的選擇等因素的分析，指出影響孔板流量計測量準(zhǔn)確度的根本因素是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動狀態(tài)是否偏離設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。只有使流量計在正確的工況下運行，才能減少計量誤差，確保計量準(zhǔn)確度。
關(guān)鍵字： 孔板流量計 計量 誤差 途徑 選擇 方法
天然氣計量中，使用最多的是孔板流量計，它由節(jié)流裝置、導(dǎo)壓管、差壓計、壓力計和溫度計等組成。正常情況下，它的測量準(zhǔn)確度能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和石油部標(biāo)準(zhǔn)的要求。但在實際工作中，由于節(jié)流裝置設(shè)計、制造、安裝和使用不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，參數(shù)選擇不當(dāng)，用戶負(fù)荷變化，人工取值不準(zhǔn)等原因，都不同程度地影響著流量測量的準(zhǔn)確度。因此，找出孔板流量計測量誤差產(chǎn)生的原因及解決辦法是關(guān)系到計量準(zhǔn)確的重要工作。
1 節(jié)流裝置
1.1 孔板制造及安裝
采用孔板流量計時，對孔板加工的技術(shù)要求十分嚴(yán)格，必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)或部頒標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，否則，會給天然氣流量測量結(jié)果帶來誤差。
（1）孔板偏心：實驗表明，孔板偏心引起的計量誤差一般在2%以內(nèi)，孔徑比β值愈高，偏心率影響愈大，所以，應(yīng)避免采用β值高的孔板。
（2）孔板彎曲：由于安裝或維修不當(dāng)，使孔板發(fā)生彎曲或變形，導(dǎo)致流量測量誤差較大。在法蘭取壓的孔板上進(jìn)行測試結(jié)果，孔板彎曲產(chǎn)生的最大誤差約為3.5%。
（3）節(jié)流裝置內(nèi)突出物：節(jié)流裝置中伸入管內(nèi)的墊片、焊縫等也會使流量測量產(chǎn)生一定的誤差，誤差大小與突出物的位置、孔板與突出物的距離以及突出高度有關(guān)。試驗證明，當(dāng)β=0.7，突出物體位于孔板上游2倍管徑處時，產(chǎn)生的誤差最大；若突出物位于上游孔板處，誤差為16%～50%，若將突出物位于孔板下游時，對計量準(zhǔn)確度的影響要小些。
1.2 提高計量準(zhǔn)確度途徑
（1）管道要求：國家標(biāo)準(zhǔn)對計量管長度、直管、圓度和內(nèi)表面粗糙度等都有嚴(yán)格的技術(shù)要求。當(dāng)計量管最小長度不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時，會給流量測量結(jié)果帶來偏差，其大小與孔徑比β和雷諾數(shù)有關(guān)，所以必須在孔板前面的直管上安裝整流器，才能保證計量準(zhǔn)確度。
（2）安裝要求：孔板入口端面必須與管道軸線垂直，其偏差不能超過1度。安裝孔板時要注意裝入管道的方向，嚴(yán)禁反裝，必須符合標(biāo)準(zhǔn)對不同軸度公差的要求。法蘭、孔板與取壓裝置之間的密封墊片厚度不得大于0.03D。墊片的安裝不得突入直管段內(nèi)或取壓裝置內(nèi)腔，不得擋住取壓口及引起取壓位置的改變。新建站場必須在管道吹掃并運行幾天后，再將孔板安裝到節(jié)流裝置上，以免孔板被氣體中的液、固體雜質(zhì)損傷或污染。
2 儀表選擇
要正確選擇與使用差壓計，差壓計量程過大，流量較小，差壓計工作在30%以下，會大大降低流量測量準(zhǔn)確度，當(dāng)計量流量減小后，要及時更換差壓計的量程彈簧或孔板規(guī)格，否則，差壓誤差會成倍增加。
在選擇儀表差壓值時，既要考慮孔徑比β，又要使經(jīng)過孔板壓力損失后的壓力能滿足生產(chǎn)需要。法蘭取壓β值應(yīng)在0.15～0.7之間，這樣既可保證計量準(zhǔn)確度，又可以減少壓力損失。
3 脈動流的影響
（1）脈動流的起因。管道中氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化，造成脈動流，它能引起差壓的波動，使記錄曲線變成一個寬帶。①天然氣井若為氣水同產(chǎn)，這些井的計量差壓均發(fā)生波動；②長輸管道或氣田管道積液造成計量差壓波動；③天然氣壓縮機(jī)的使用使計量差壓發(fā)生波動；④氣井之間的壓力干擾造成的差壓波動；⑤用戶用氣不均衡，氣量在瞬間發(fā)生急劇變化，供氣調(diào)壓閥突然開大或關(guān)小也會導(dǎo)致差壓波動。
（2）抑制脈動流的方法。①消除或遠(yuǎn)離脈動源：采取控水采氣；采用高效分離器，加強(qiáng)氣水分離；對積存在計量管段、導(dǎo)壓管、流量計高低壓波紋管室中及管道中的凝析液應(yīng)及時吹掃或清管。②控制計量管段下流閥：實踐證明，控制下流閥對各類脈動源引起的差壓波動都有抑制作用。③加裝緩沖罐：可在測量管段前加裝緩沖罐，可儲存和釋放氣體的能量，有效地平抑各種脈動源引起的差壓波動，也可設(shè)置專門的脈動衰減器。④提高差壓和孔徑比β：對于同一條計量管道，若要提高差壓，就要降低孔板直徑，使孔徑比β降低，為了使差壓和孔徑終都提高，必須相應(yīng)減小計量管管徑。⑤安裝調(diào)壓閥：在測量點前入口處加裝調(diào)壓閥，穩(wěn)定輸出壓力，可有效地減少脈動現(xiàn)象對計量準(zhǔn)確度的影響。
4 結(jié)束語
影響孔板流量計測量準(zhǔn)確度的根本原因是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動狀態(tài)是否偏離設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此，在實際使用中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求定期對節(jié)流裝置、孔板、雙波紋差壓計進(jìn)行檢查和調(diào)校，這樣才能減少計量誤差，確保計量準(zhǔn)確度。
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