化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
標準孔板流量計測量天然氣流量的誤差分析
閱讀：1199 發(fā)布時間：2019-3-281 差壓式流量計量系統(tǒng)的工作原理
對于測量氣體來講,，差壓式天然氣流量計是一類應(yīng)用zui廣泛的流量計，在各類流量儀表中其使用量占居*,。近年來,，由于各種新型流量計的問世，它的使用量百分數(shù)逐漸下降,，但目前仍是zui重要的一類流量計,。差壓式流量計是根據(jù)安裝于管道中標準孔板產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和標準孔板
與管道的幾何尺寸來計算流量的儀表,。差壓式流量計由一次裝置（標準孔板）和二次裝置（差壓變
送器,、配電器、控制器和流量計算機）組成,。
孔板天然氣流量計量系統(tǒng)主要由標準孔板,、差壓變送器和流量計算機組成，即有硬件和軟件兩部分組成,?？装宓淖饔弥饕菤怏w流經(jīng)孔板時使上下游側(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的標準信號,；流量計算機主要是根據(jù)SY/T6143-2004標準——《用標準孔板流量計測
量天然氣流量》，以天然氣在標準條件下體積流量計算實用公式qvn=AvnCEd2FGεF2FT（P1△P）為
核心進行編程和組態(tài),，將采集來的所有相關(guān)天然氣的工況數(shù)據(jù)進行處理,，zui后以標況體積流量顯示
給用戶。
2 差壓式流量計量系統(tǒng)常見誤差進行分析
由于計量儀表誤差以及現(xiàn)場使用條件不*符合標準規(guī)定的情況是難免的,，其帶來的誤差往往
影響計量貿(mào)易結(jié)算,。下面就常見的誤差進行分析。
（1）對用戶的用氣量掌握得不夠準確,，即用于計算孔板孔徑的zui大流量和zui小流量偏離用戶
實際的zui大流量和zui小流量較大,，這樣造成計算出來的孔板孔徑較大，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),，差壓計量程不變,，變量是d和△
P。
大孔板測小流量,，△P偏小,，這樣使差壓計工作在量程的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,。孔板在使用過程中受氣
體的沖刷和腐蝕程度不同,，特別是對孔板直角入口邊緣和直管段內(nèi)壁的沖刷腐蝕尤為嚴重,，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的標準規(guī)定，流出系數(shù)C
將發(fā)生變化,，流量測量的不確定度超過估算值,。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，如果不進行修正這樣計算的流量結(jié)果qvn偏小
,。
2.3 由于差壓式流量計對現(xiàn)場的安裝要求比較高,，所以下面談?wù)勔恍┌惭b不當造成的誤差。
SY/T6143—2004標準規(guī)定差壓變送器與壓力變送器的取壓孔和導壓管分開設(shè)置,，在保證雙重連
接不導致差壓測量的誤差時,，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)導壓管的排污閥由于人為操作或者產(chǎn)生泄露,，這時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,。所以標準要
求閥組應(yīng)有封記,，以防未經(jīng)許可的操作影響整個測量準確度。
現(xiàn)場惡劣工作條件下,，節(jié)流裝置與差壓變送器及其連接部分引壓管線是使用維護的重點。其產(chǎn)
生誤差的因素主要有：①現(xiàn)場不能滿足直管段要求的長度,。②上游測量管沉積臟物,。③直管段粗糙
度影響,，④節(jié)流件產(chǎn)生臺階、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。
2.4 流體參數(shù)的變化所帶來的誤差
天然氣從單井計算,，集氣計量到配氣計量,，氣體組分各不相同。由于氣體組分的變化引起天然
氣相對密度Gr的變化,，終而影響體積流量,。目前南氣末站計量系統(tǒng)采用的是直接輸入天然氣組分和
相對密度的方法；假如天然氣的來源發(fā)生變化,，則組分就不同,，相對密度也不同，所產(chǎn)生的熱量也
是不一樣的,。根據(jù)公式FG=（1/Gr）?得知,，由于組分的改變導致相對密度Gr變小或變大，那么FG變
大或變小,，則qvn變大變小,。所以說天然氣的來源改變就要對天然氣的組分進行分析，若不及時糾
正就會產(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，流出系數(shù)的變化較大,，因此,，在被測流量偏離常用
流量時，會引起附加誤差,。為了使這個附加誤差不致太大,，對已知β值的節(jié)流裝置，在雷諾數(shù)
較高的區(qū)域內(nèi)使用。
3 解決天然氣計量問題的幾條途徑
3.1 加強管理,，提高技術(shù)人員素質(zhì)
安裝和使用誤差是在安裝時或長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)
嚴格按技術(shù)要求安裝流量計量系統(tǒng)，消除安裝誤差,。在使用過程中,，操作人員應(yīng)做好系統(tǒng)的檢修、
維護,、保養(yǎng)工作,，延長其使用壽命，減小計量誤差,。同時,，在實際使用中應(yīng)嚴格執(zhí)行SY/T6143-
2004標準規(guī)范。
3.2 測量儀表的正確選用
測量儀表應(yīng)標準節(jié)流裝置,，當流量變化范圍大時要考慮用寬量程智能差變,，二次儀表的計
量模型應(yīng)符合SY/T6143-2004的要求計算FZ能輸入組份，實時計算C值,。
3.3 加強技術(shù)人員的培訓
要求對計量技術(shù)人員不定期的進行在外學習,、交流，對計量檢定人員可以適當?shù)牟扇?nèi)部培訓
的方式,，改善計量隊伍的結(jié)構(gòu),，加強單位計量部門的計量管理，逐步提高計量人員的技術(shù)素質(zhì),，對
更好的加強計量監(jiān)督具有重要的意義,。因此在天然氣計量的實際應(yīng)用中要求技術(shù)人員應(yīng)深入研究
SY/T6143-2004的精髓，嚴格按標準規(guī)定安裝,、使用,、處理數(shù)據(jù)，保證天然氣計量的準確性,。
4 天然氣計量的發(fā)展方向
引進,、消化、吸收近幾年發(fā)展起來的天然氣計量新技術(shù),。從國外情況來看,，在天然氣貿(mào)易
中能量計量幾乎已全面取代傳統(tǒng)的體積計量，而我國的天然氣計量領(lǐng)域中體積計量仍占統(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),，開展天然氣能量計量的試驗工作，并在
此基礎(chǔ)上完成標準化,，SY/T6143-2004標準就完善了質(zhì)量計量和能量計量,，在消化引進技術(shù)的基礎(chǔ)
上發(fā)展適合我國國情的天然氣質(zhì)量、能量計量系統(tǒng),。
5 結(jié)論
由于孔板天然氣流量計在使用中，產(chǎn)生誤差的因素很多,，所以要求計量技術(shù)人員加強計量系統(tǒng)在現(xiàn)場的安裝要求和儀表選型以及軟件組態(tài),，對產(chǎn)生的誤差要及時地應(yīng)用科學方法修正，保證天然氣貿(mào)易結(jié)算正常運行