摘要：針對標準孔板流量計存在的問題,分析影響測量正確率的主要因素,提出了提高標準孔板流量計測量正確率的具體措施。
針對標準孔板流量計存在的問題,分析影響測量正確率的主要因素,提出了提高標準孔板流量計測量正確率的具體措施。
一.影響標準孔板流量計測量正確率的因素
在實際計量工作中,影響天然氣流量測量正確率有以下幾種因素。
1.天然氣實際流動狀態(tài)對計量的影響
根據(jù)SY/T6143--2004傭標準孔板流量計測量天然氣流量》規(guī)定,氣流通過節(jié)流裝置的流動必須是保持亞音速穩(wěn)定的或僅隨時間緩慢變化的單相牛頓流體。在氣流流經(jīng)孔板前，其流束必須與管道軸線平行,不得有旋轉(zhuǎn)流,特別不適用于脈動流的流量測量。但是在現(xiàn)場使用中，實際流動狀態(tài)根本達不到這種理想的實驗室的參比條件要求,由于氣井產(chǎn)水、壓縮機的增壓、用戶不均勻用氣、輸氣管道中未設(shè)置集液器、聚集在管道低處的天然氣凝液不均勻流動、調(diào)壓閥性能不穩(wěn)、閥心彈動以及分離器放液閥的開關(guān)等干擾因素,都會使計量管道中出現(xiàn)脈動流或渦流。從試驗中發(fā)現(xiàn)，在孔板上游40D的直管段產(chǎn)生渦流,會使流量值示值低9%。
2.標準孔板節(jié)流裝置偏離標準的影響
孔板流量計的流出系數(shù)C是在上游直管段充分長的實驗室的參比條件下，即孔板節(jié)流裝置在滿足規(guī)定的技術(shù)指標下進行校準標定的,應(yīng)做到幾何尺寸相似和流體力學相似，才具有其計量的特性曲線。當孔板前后的直管段長度、孔板和孔板夾持器未達到標準要求時,特別是孔板入口直角尖銳度和測量管內(nèi)壁粗糙度達不到標準要求時,都會引|起氣流流態(tài)的畸變而使流出系數(shù)C值改變,從而影響流量計正確率。據(jù)文獻可知,對于小孔徑孔板,入口邊緣只要有輕微的磨圓就會引起流量測量值5%的負偏差，嚴重磨蝕和中等沾污的孔板也會引起12%的負偏差。
3.流量積算方法不當對計量的影響
標準孔板節(jié)流裝置與配置不同的二次測量儀表構(gòu)成不同的流量積算方法。采用標準孔板流量計測量天然氣流量，其流量值與天然氣組分、差壓、壓力、溫度等有關(guān)。流量測量系統(tǒng)未能嚴格按計量標準要求配置相應(yīng)的測量儀表,流量積算時氣體壓力、溫度和天然氣組分的變化未能得到完全補償,從而造成流量計正確率下降。
4.計量管理對計量的影響
由計量現(xiàn)場調(diào)查和歷年來的經(jīng)驗表明，計量過程中沒有嚴格執(zhí)行計量管理規(guī)程中要求定期維修和檢驗,會造成計量正確率下降。如節(jié)流裝置沒有定期地進行檢查清洗,孔板取壓裝置嚴重污染，孔板迎流面污物堆積,使計量結(jié)果偏低,附加誤差無法估計;計量旁路管道閥門內(nèi)漏,使計量值偏低;計量檢測器具使用和維護不當,造成測量參數(shù)的附加誤差等。同時在流量各參數(shù)的測量和計算過程中有意或無意地滲進了人為因素,造成不同程度的傾向性計量，在校準、取值和計算過程中都向已方有利方面傾斜,這無形中擴大了流量測量的不確定度。
二、提高標準孔板流量計正確率的措施
為了提高標準孔板流量計的正確率,可采取以下措施。
1.標準孔板節(jié)流裝置的制造與安裝
利用標準孔板流量計測量天然氣流量必須嚴格按照SY/T6143-2004標準規(guī)定的各項技術(shù)指標，對標準孔板節(jié)流裝置進行設(shè)計、加工制造、檢驗、安裝和使用。特別是孔板直角入口邊緣尖子度和測量管內(nèi)壁粗糙度的加工和檢驗;孔板前后直管段長度的保證，直管段圓度、臺階以及孔板與測量管同軸度的保證。另外，開發(fā)統(tǒng)一的標準孔板流量計的設(shè)計軟件,可提高節(jié)流裝置設(shè)計和儀表選型的技術(shù)水平。
2.采用可換孔板裝置與定值節(jié)流裝置
可換孔板節(jié)流裝置是一種新型節(jié)流裝置,節(jié)流元件正確地安裝在固定的座體內(nèi)(座體通過法蘭與管道連接)，在不拆動管道或不停止流體輸送的情況下，可方便地提升孔板，進行檢查、清洗或更換,從而保證了計量正確率。采用液壓升降的裝置,孔板提升輕便,特別適用于大口徑孔板。這種節(jié)流裝置還配有清洗室和清洗機構(gòu),為解決污垢介質(zhì)，特別是單井天然氣的準確計量提供了有效手段。
定值節(jié)流裝置改變了現(xiàn)有節(jié)流裝置根據(jù)計算結(jié)果加工其孔徑的方法,對每種通徑測量管道配以有限數(shù)量的節(jié)流件,孔徑系列按優(yōu)先數(shù)系選用,每種通徑配35種不同孔徑比β值的孔板。目前節(jié)流裝置設(shè)計猶如量體裁衣，定值節(jié)流裝置則變成成衣選用,采用定值節(jié)流裝置有利于產(chǎn)品批量生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本,方便選用和使用，便于監(jiān)督生產(chǎn)�？蓳Q孔板節(jié)流裝置和定值孔板相配套,將改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式,實現(xiàn)了節(jié)流裝置產(chǎn)品系列化、通用化和標準化,有利于提高標準孔板裝置計量的正確率。
標準孔板存在的缺點是入口直角銳利度易在流體沖刷下發(fā)生鈍化。據(jù)估計,鈍化嚴重的可能使流出系數(shù)偏移1%~2%,鈍化后其流出系數(shù)較為穩(wěn)定,這在流量計算中給孔板入口直角銳利度的正確修正帶來很大的困難。標準噴嘴的流出系數(shù)是穩(wěn)定的，另外，在同樣流量和相同β值時噴嘴的壓力損失只有孔板的30%。影響標準噴嘴推廣使用的主要原因是噴嘴制造成本高,在標準中噴嘴的流出系數(shù)不確定度較大(約2%)。采用定值節(jié)流件,專用加工設(shè)備實現(xiàn)批量生產(chǎn),降低生產(chǎn)成本,而個別校準則可得到高正確度的流出系數(shù),在天然氣流量測量中用噴嘴代替孔板，其優(yōu)點是明顯的。
3.應(yīng)用合理的流量積算方案
根據(jù)天然氣計量工況條件和用戶對計量精度的要求，應(yīng)采用對壓力、溫度和天然氣組分變化對流量自動部分補償或全補償?shù)姆e算方案，計量系統(tǒng)測量儀表配備和精度的選用應(yīng)符合GB/T18603-2001妖然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》。用智能差壓變送器,壓力變送器、溫度變送器和流量計算機組成在線檢測系統(tǒng)，使溫度和壓力變化得到補償，可以提高測量正確率,降低流態(tài)脈動(或波動)引起的流量測量附加誤差。孔板流量計量程比一般為1~3,而實際測量天然氣流量變化有時會超過這個范圍。在這種情況下，其測量正確率顯著下降,如果采用定值節(jié)流裝置,寬量程智能差壓變送器與流量計算機配套使用,可方便地擴展流量量程或遷移量程,進而實現(xiàn)傳統(tǒng)標準孔板流量計的智能化。
4.建立健全各項規(guī)章制度
加強計量管理,建立健全各項規(guī)章制度,嚴格執(zhí)行計量法規(guī),是確�？装辶髁坑嫓y量天然氣流量正確率的關(guān)鍵。按照GB/T18603-2001天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》標準,統(tǒng)一孔板流量計測量系統(tǒng)按照不同規(guī)模規(guī)定的測量系統(tǒng)配置二次測量儀表,從設(shè)計開始,經(jīng)施工、驗收、投產(chǎn)、操作和維護等都按統(tǒng)一的技術(shù)要求執(zhí)行，使天然氣流量測量、流量積算方法、流量計算程序軟件都在嚴格的技術(shù)要求控制中,抓好全面質(zhì)量管理,才能確保流量測量的正確率。嚴格按照SY/T6143-2004標準，編制流量計算值的檢驗標準程序",對各種不同的流量積算方法計算出的流量值進行嚴格的檢驗。對標準孔板流量計測量系統(tǒng)進行流量測量不確定度評估,其測量系統(tǒng)總的流量測量不確定度應(yīng)低于最大允許誤差。完善計量管理制度,制訂一項與SY/T6143-2004標準配套切合實際需要的孔板流量計操作使用和管理規(guī)程。其內(nèi)容包括,建立健全各級計量管理責任制度、標準計量器具周期送檢和維護制度、工作儀表檢驗、調(diào)校和維修制度.計量設(shè)備和計量儀表的資料檔案管理制度等。在認真貫徹執(zhí)行SY/T6143-2004標準及其有關(guān)的計量標準的同時,應(yīng)有各項計量管理規(guī)程和管理制度與之配套,加強計量技術(shù)人員培訓，提高計量人員的技術(shù)管理水平.
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