摘要:目前已存在的行業標準中,孔板流量計理論計算公式繁多,計算出的流量在實際應用時存在較大誤差。文中通過對孔板流量計結構、測量原理進行分析,推導出流量計算公式,換算出對應的標況下的流量計算方法。并與實際測量的流量進行了對比,結果表明,計算誤差較小，驗證了該計算方法的有效性。
孔板流量計是1種測量管道流體流量的裝置,因其具有結構簡單,維修方便,性能穩定,使用可靠，適應惡劣環境等特點，廣泛應用于天然氣長輸管道氣體流量測量"。在不同工況、不同轉速下能量頭、效率、功率與流量密切相關,在已知流量的前提下,可以快速分析壓縮機性能。目前,已存在的孔板流量計標準中理論計算公式繁多,標況狀態不明顯，且計算出的流量值存在較大誤差”。
針對孔板流量計測量原理、結構、公式來源進行分析,推導出工況下正確的流量計算公式,然后換算出對應的標況下的流量,并將推導出的公式寫人上位機程序,在上位機上實時顯示。根據上位機顯示的實時人口流量,便可進一步分析壓縮機的性能,為壓縮機安全穩定運行提供依據。
1孔板流量計結構及流動過程
孔板流量計結構見圖1。
在管道里插入1個與管軸垂直的金屬板，金屬板中心為1個圓孔,孔的中心位于管道的中心線上,孔板稱為節流元件。在孔板進氣側距離孔板1個管道直徑的位置,安裝1個測壓管;在孔板出氣側距離孔板半個直徑的位置,安裝1個測壓管,測壓管測出管道內氣體2個壓力之差即為上位機顯示的差壓，流體在孔板流量計中流動過程見圖2。
2孔板流量計差壓與流量的關系換算
將工況狀態下的氣體流量轉化為標況下的氣體流量。結合廠家提供的數據參數,并查閱相關文獻推導出2種方法可求壓縮機組進口流量,然后對這2種方法進行比較分析,最終確定出1種優的計算分析方法。標況下氣體體積計算方法:
其中,P0、V0、T0、p0、M0分別為標準狀況下的壓力、體積、溫度、密度和質量;P、V、T、ρ、M為工況狀態下的壓力、體積、溫度、密度和質量。可得標準狀況下的流量Q0為:
設P3、Q3、T3為標準大氣壓,20℃時下的壓力、體積、溫度,則P3=101325Pa,T3=293.15K。又因ρo=(1-0.00446C)x1.293,因此:.
3結果與討論
3.1方法選擇對比
上述2種方法均可在線監測、實時性好,將2種方法進行對比分析,結果見表1。
從表1可以看出,方法1計算簡單,快速，誤差較小,可在上位機進行流量的實時監測，且計算所需參數容易獲得,對于壓縮機的實時性能分析起到重要作用;方法2不僅推導過程復雜，計算速度慢,且涉及參數較多。故選擇方法一.作為流量計算的優方法5-51。
壓縮因子是天然氣最重要的物性參數之--，對天然氣的勘探、開發、輸送、計量等等方面起到重要作用。文中壓縮因子的計算方法采用美國煤氣協會(AGA)提出的AGA8-_92DC方程。
3.2方法實施
以某場站壓縮機為例,孔板設計參數:設計壓力為6.645MPa,設計溫度T。為290.15K,由AGA8-92DC方程確定的壓縮因子為0.86103,設計流量為383280m3/h(標況0℃、101.325kPa)。但是流量計計算流量時為20℃、101.325kPa,經換算為.20℃時設計流量為411595.338m3/h。
給定任--絕對壓力和絕對溫度,采用安裝的流量計算機中的軟件,采用AGA8-92DC方程確定，壓縮因子,計算出標況下體積流量:
在已知絕對壓力、，絕對溫度、壓縮因子和差壓量，的情況下,便可快速準確計算出標況下的體積流量見表2。
3.3方法驗證
為了驗證提出方法的可靠性,查找該站壓縮機2016年12月份到2017年1月份的運行數據。在此期間,西門子壓縮機及相關輔助設備運行穩定,且工況點易于確定。場站的實際流量通過接氣的總流量減去各分輸站的支路流量所得5]。將計算所得流量與實際流量進行對比見表3。
由表3可知,在實際工況下,計算設計方法誤差較小,因此具有實際應用價值。
4結論
經過理論分析、公式推導、實際驗算,得出了孔板流量計的流量計算公式,該公式將壓力、溫度和壓縮因子的補償都考慮在內,計算結果準確,誤差較小;且該計算公式標明工況、標況狀態,可防止操作人員應用時出現混亂。在已知壓縮機進口絕對壓力、絕對溫度、壓縮因子和差壓的情況下，可快速計算出進口流量，進而可確定壓縮機的壓比、效率和功率。
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