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標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量的誤差分析
閱讀：1760 發(fā)布時(shí)間：2011-11-28為了加快我國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)與接軌，促進(jìn)貿(mào)易與交流,，考慮到標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性,、適用性及標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)性，針對(duì)天然氣介質(zhì)的特殊性和我國(guó)天然氣計(jì)量長(zhǎng)期實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn),，2004出臺(tái)了新標(biāo)準(zhǔn)即《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》SY/T6143-2004,。
目前，青海油田公司的邊遠(yuǎn)油田公司與供水供電公司之間的天然氣貿(mào)易結(jié)算,，采用的是孔板流量計(jì),，即根據(jù)中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6143-2004編程組態(tài)實(shí)現(xiàn)計(jì)量。
E+H差壓式流量計(jì)量系統(tǒng)的工作原理
對(duì)于測(cè)量氣體來(lái)講,，差壓式流量計(jì)是一類(lèi)應(yīng)用zui廣泛的流量計(jì),，在各類(lèi)流量?jī)x表中其使用量占居*。近年來(lái),，由于各種新型流量計(jì)的問(wèn)世,，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前仍是zui重要的一類(lèi)流量計(jì),。差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中標(biāo)準(zhǔn)孔板產(chǎn)生的差壓,，已知的流體條件和標(biāo)準(zhǔn)孔板與管道的幾何尺寸來(lái)計(jì)算流量的儀表。差壓式流量計(jì)由一次裝置（標(biāo)準(zhǔn)孔板）和二次裝置（差壓變送器,、配電器,、控制器和流量計(jì)算機(jī)）組成。
孔板流量計(jì)量系統(tǒng)主要由標(biāo)準(zhǔn)孔板,、差壓變送器和流量計(jì)算機(jī)組成,，即有硬件和軟件兩部分組成,。孔板的作用主要是氣體流經(jīng)孔板時(shí)使上下游側(cè)產(chǎn)生壓力差P1,，P2,；差壓變送器的作用是將壓差轉(zhuǎn)換為4―20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；流量計(jì)算機(jī)主要是根據(jù)SY/T6143-2004標(biāo)準(zhǔn)——《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》,，以天然氣在標(biāo)準(zhǔn)條件下體積流量計(jì)算實(shí)用公式qvn=AvnCEd2FGεF2FT（P1△P）為核心進(jìn)行編程和組態(tài),，將采集來(lái)的所有相關(guān)天然氣的工況數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，zui后以標(biāo)況體積流量顯示給用戶(hù),。
E+H 差壓式流量計(jì)量系統(tǒng)常見(jiàn)誤差進(jìn)行分析
由于計(jì)量?jī)x表誤差以及現(xiàn)場(chǎng)使用條件不*符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的情況是難免的,，其帶來(lái)的誤差往往影響計(jì)量貿(mào)易結(jié)算。下面就常見(jiàn)的誤差進(jìn)行分析,。
（1）對(duì)用戶(hù)的用氣量掌握得不夠準(zhǔn)確,，即用于計(jì)算孔板孔徑的zui大流量和zui小流量偏離用戶(hù)實(shí)際的zui大流量和zui小流量較大，這樣造成計(jì)算出來(lái)的孔板孔徑較大,，即而產(chǎn)生誤差,。
現(xiàn)根據(jù)SY/T6143—2004天然氣流量計(jì)量方法中的使用公式：qvn=AvnCEd2FGεF2FT（P1△P）？分析：在壓力,、溫度及組分不變的情況下,，AvnCEFGεFZFT是常數(shù)，差壓計(jì)量程不變,，變量是d和△P,。
大孔板測(cè)小流量，△P偏小,，這樣使差壓計(jì)工作在量程的10%以下，這是不符合SY/T6143—2004的要求即差壓值宜工作在滿(mǎn)量程的10%～90%范圍內(nèi),。
（2）孔板的制造和安裝應(yīng)符合SY/T6143—2004的規(guī)定才能投入使用,。孔板在使用過(guò)程中受氣體的沖刷和腐蝕程度不同,，特別是對(duì)孔板直角入口邊緣和直管段內(nèi)壁的沖刷腐蝕尤為嚴(yán)重,，這將影響到孔板直角入口邊緣圓弧半徑rk和直管段內(nèi)表面粗糙度算術(shù)平均偏差Ra的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，流出系數(shù)C將發(fā)生變化,，流量測(cè)量的不確定度超過(guò)估算值,。為了避免這種誤差，更換新孔板和新直管段,，若要繼續(xù)使用可求出rk和Ra,，對(duì)流出系數(shù)修正后再使用。修正方法為：將原流出系數(shù)C乘上孔板尖銳度系數(shù)bk和粗糙度系數(shù)rRe或者同時(shí)乘bk和rRe,，即C′=CbkrRe,。
可以看出修正后的流出系數(shù)比原流出系數(shù)要大,，如果不進(jìn)行修正這樣計(jì)算的流量結(jié)果qvn偏小。
由于差壓式流量計(jì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安裝要求比較高,，所以下面談?wù)勔恍┌惭b不當(dāng)造成的誤差,。
SY/T6143—2004標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定差壓變送器與壓力變送器的取壓孔和導(dǎo)壓管分開(kāi)設(shè)置，在保證雙重連接不導(dǎo)致差壓測(cè)量的誤差時(shí),，允許將上游靜壓取壓口與差壓變送器的上游取壓口共用,。
如果差壓變送器下游側(cè)導(dǎo)壓管的排污閥由于人為操作或者產(chǎn)生泄露，這時(shí)P2減小,，則△P=P1-P2增大,，根據(jù)公式qvn=AvnCEd2FGεF2FT（P1△P）可以看出zui終的體積流量qvn增大。所以標(biāo)準(zhǔn)要求閥組應(yīng)有封記,，以防未經(jīng)許可的操作影響整個(gè)測(cè)量準(zhǔn)確度,。
現(xiàn)場(chǎng)惡劣工作條件下，節(jié)流裝置與差壓變送器及其連接部分引壓管線(xiàn)是使用維護(hù)的重點(diǎn),。其產(chǎn)生誤差的因素主要有：①現(xiàn)場(chǎng)不能滿(mǎn)足直管段要求的長(zhǎng)度,。②上游測(cè)量管沉積臟物。③直管段粗糙度影響,，④節(jié)流件產(chǎn)生臺(tái)階,、偏心。⑤孔板上游端面平度,。⑥取壓位置,。焊接、焊縫突出,。⑦導(dǎo)壓管的敷設(shè)及防凍,。⑧節(jié)流件不同軸度。⑨直管段的圓度和直度,。⑩溫度變送器的安裝,。
E+H流體參數(shù)的變化所帶來(lái)的誤差
天然氣從單井計(jì)算，集氣計(jì)量到配氣計(jì)量,，氣體組分各不相同,。由于氣體組分的變化引起天然氣相對(duì)密度Gr的變化，終而影響體積流量,。目前南氣末站計(jì)量系統(tǒng)采用的是直接輸入天然氣組分和相對(duì)密度的方法,；假如天然氣的來(lái)源發(fā)生變化，則組分就不同,，相對(duì)密度也不同,，所產(chǎn)生的熱量也是不一樣的。根據(jù)公式FG=（1/Gr）?得知，由于組分的改變導(dǎo)致相對(duì)密度Gr變小或變大,，那么FG變大或變小,，則qvn變大變小。所以說(shuō)天然氣的來(lái)源改變就要對(duì)天然氣的組分進(jìn)行分析,，若不及時(shí)糾正就會(huì)產(chǎn)生偏差,。
由于流出系數(shù)C與雷諾數(shù)Re有關(guān)。雷諾數(shù)的大小取決于三個(gè)參數(shù),，即流體的速度,、流束的定型尺寸以及工作狀態(tài)下的粘度。在雷諾數(shù)較小時(shí),，流出系數(shù)的變化較大,，因此，在被測(cè)流量偏離常用流量時(shí),，會(huì)引起附加誤差,。為了使這個(gè)附加誤差不致太大，對(duì)已知β值的節(jié)流裝置,，在雷諾數(shù)較高的區(qū)域內(nèi)使用,。
解決天然氣計(jì)量問(wèn)題的幾條途徑
加強(qiáng)管理，提高技術(shù)人員素質(zhì)
安裝和使用誤差是在安裝時(shí)或長(zhǎng)期使用中由于流體介質(zhì)腐蝕,、磨損,、沾污等造成的。因此,，應(yīng)嚴(yán)格按技術(shù)要求安裝流量計(jì)量系統(tǒng),，消除安裝誤差。在使用過(guò)程中,，操作人員應(yīng)做好系統(tǒng)的檢修,、維護(hù)、保養(yǎng)工作,，延長(zhǎng)其使用壽命,，減小計(jì)量誤差。同時(shí),，在實(shí)際使用中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行SY/T6143-2004標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
e+h測(cè)量?jī)x表的正確選用
測(cè)量?jī)x表應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,，當(dāng)流量變化范圍大時(shí)要考慮用寬量程智能差變,，二次儀表的計(jì)量模型應(yīng)符合SY/T6143-2004的要求計(jì)算FZ能輸入組份，實(shí)時(shí)計(jì)算C值,。
加強(qiáng)技術(shù)人員的培訓(xùn)
要求對(duì)計(jì)量技術(shù)人員不定期的進(jìn)行在外學(xué)習(xí),、交流，對(duì)計(jì)量檢定人員可以適當(dāng)?shù)牟扇?nèi)部培訓(xùn)的方式,，改善計(jì)量隊(duì)伍的結(jié)構(gòu),，加強(qiáng)單位計(jì)量部門(mén)的計(jì)量管理,，逐步提高計(jì)量人員的技術(shù)素質(zhì),，對(duì)更好的加強(qiáng)計(jì)量監(jiān)督具有重要的意義,。因此在天然氣計(jì)量的實(shí)際應(yīng)用中要求技術(shù)人員應(yīng)深入研究SY/T6143-2004的精髓，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安裝,、使用,、處理數(shù)據(jù)，保證天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性,。
E+H天然氣計(jì)量的發(fā)展方向
引進(jìn),、消化,、吸收近幾年發(fā)展起來(lái)的天然氣計(jì)量新技術(shù),。從國(guó)外情況來(lái)看,，在天然氣貿(mào)易中能量計(jì)量幾乎已全面取代傳統(tǒng)的體積計(jì)量,，而我國(guó)的天然氣計(jì)量領(lǐng)域中體積計(jì)量仍占統(tǒng)制地位,。為了盡快與接軌，使用單位與各科研究院所聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)展天然氣能量計(jì)量的試驗(yàn)工作,，并在此基礎(chǔ)上完成標(biāo)準(zhǔn)化,，SY/T6143-2004標(biāo)準(zhǔn)就完善了質(zhì)量計(jì)量和能量計(jì)量,，在消化引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的天然氣質(zhì)量,、能量計(jì)量系統(tǒng),。
結(jié)論
由于孔板流量計(jì)在使用中,，產(chǎn)生誤差的因素很多，所以要求計(jì)量技術(shù)人員加強(qiáng)計(jì)量系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)的安裝要求和儀表選型以及軟件組態(tài),，對(duì)產(chǎn)生的誤差要及時(shí)地應(yīng)用科學(xué)方法修正,，保證天然氣貿(mào)易結(jié)算正常運(yùn)行,。