天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)幾類常見誤差因素分析

曾濤

摘 要：天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)是用來檢測(cè)天然氣流量的一種裝置，蘊(yùn)含了多種參數(shù)的復(fù)雜計(jì)算過程?；诖?，本文簡要闡述標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成，并分析工藝參數(shù)影響對(duì)常見誤差產(chǎn)生的影響，旨在為天然氣流量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用中存在的實(shí)際問題提供參考方向。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)孔板;計(jì)量系統(tǒng);影響因素

引言

基于標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)的用途來講，其實(shí)際上是由多種儀表組合而成，用來檢測(cè)天然氣的流量，通過復(fù)雜的參數(shù)運(yùn)算流程，輔助技術(shù)人員的工作。在多個(gè)復(fù)雜工藝中，包含計(jì)量參數(shù)、節(jié)流裝置的技術(shù)參數(shù)。由于標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)的組成較為復(fù)雜，因此，其中的一項(xiàng)因素將會(huì)影響天然氣流量測(cè)量的結(jié)果，其過程可能是直觀的，也可能是隱蔽的。對(duì)于從事天然氣行業(yè)的技術(shù)人員來說，必要熟悉的每一種因素將對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響，以便對(duì)測(cè)量結(jié)果做出正確的分析。防止在日常工作中存在一些糾紛，依靠科學(xué)有效的技術(shù)力量，將誤差扼殺在搖籃之中。

1.標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)

標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)是一種差壓式流量測(cè)量裝置，通過測(cè)量天然氣流經(jīng)節(jié)流裝置前后的差壓間接測(cè)量流量。用標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)測(cè)量天然氣流量的優(yōu)勢(shì)是設(shè)計(jì)、加工和計(jì)算已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置只要按照GB/T21446-2008《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)加工，不需要整體校準(zhǔn)即能在已知的不確定度范圍內(nèi)進(jìn)行流量測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)通常由能將流量轉(zhuǎn)換成差壓信號(hào)的節(jié)流裝置和測(cè)量差壓并顯示流量的差壓計(jì)（或差壓變送器）組成。節(jié)流裝置也稱“一次裝置”，包括節(jié)流件、取壓裝置和前后直管段。顯示裝置也稱“二次裝置”，包括差壓信號(hào)管路和測(cè)量中所需的各類儀表、流量積算設(shè)備等。

2.工藝參數(shù)的影響

2.1取壓方式的影響

差壓是影響流量測(cè)量結(jié)果的核心因素。差壓一般通過高準(zhǔn)確度差壓變送器直接測(cè)得，或通過標(biāo)準(zhǔn)孔板前后的兩個(gè)壓力變送器差值間接測(cè)得。法蘭取壓與角接取壓兩種取壓方式，不同取壓方式代表著不同的取壓位置，特別是標(biāo)準(zhǔn)孔板后側(cè)的取壓位置非常重要因?yàn)樘烊粴饬魇ㄟ^標(biāo)準(zhǔn)孔板后截面有個(gè)先收縮后擴(kuò)大的過程，不同取壓位置處的壓力不同，前后壓力差也就不同。而且，取壓方式造成系統(tǒng)流出系數(shù)C的計(jì)算結(jié)果不同，流量測(cè)量結(jié)果自然不同。已知條件不變，分別選取法蘭取壓與角接取壓兩種取壓方式，計(jì)算比較流量值。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置都配置孔板夾持器，孔板夾持器上的取壓孔規(guī)范了取壓方式。如果同個(gè)孔板夾持器上有不同取壓方式的取壓孔時(shí)，應(yīng)特別注意導(dǎo)壓管不能安裝錯(cuò)誤。

2.2差壓測(cè)量誤差的影響

天然氣在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的體積流量隨差壓增大而增大，故如果差壓值測(cè)量產(chǎn)生誤差，比實(shí)際值偏大的話，標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)測(cè)得的流量值也將偏大但差壓值與流量值不是正比關(guān)系，差壓的方根值才與流量值成正比關(guān)系。差壓儀表量程選用時(shí)，差壓值宜在滿量程的10%～90%范圍內(nèi)，差壓儀表的范圍度為1：9，根據(jù)差壓方根值與流量值的正比關(guān)系推算，標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)的范圍度一般為1：3，不會(huì)超過1：4。這是標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)的缺陷，只適宜流量較穩(wěn)定的工況。標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)差壓信號(hào)管路的安裝應(yīng)注意不能帶來附加誤差，試驗(yàn)證明：標(biāo)準(zhǔn)孔板下游側(cè)導(dǎo)壓管至差壓儀表間的接頭、儀表閥漏氣或堵塞，造成流量測(cè)量結(jié)果偏大;上游側(cè)則相反。對(duì)于測(cè)量腐蝕性天然氣的場合，導(dǎo)壓管上隔離器的兩個(gè)容器中液面若不在同一高度上，上游高、下游低造成流量測(cè)量結(jié)果偏大;上游低、下游高則相反。

2.3壓力的影響

天然氣在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的體積流量隨壓力增大而增大，故如果壓力值測(cè)量產(chǎn)生誤差，比實(shí)際值偏大的話，標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)測(cè)得的流量值也將偏大。但壓力值與流量值不是正比關(guān)系，壓力的方根值與流量值也不成正比關(guān)系。這是因?yàn)閴毫εc多項(xiàng)參數(shù)相關(guān)聯(lián)，壓力p變化，天然氣的動(dòng)力粘度ル變化，管徑雷諾數(shù)Reo隨之變化最終導(dǎo)致流出系數(shù)C發(fā)生變化。只不過流出系數(shù)C雖然隨管徑雷諾數(shù)Ren變化而變化，但當(dāng)管徑雷諾數(shù)Ren增大到某一數(shù)值時(shí)，這個(gè)變化就很小了，流出系數(shù)C趨于穩(wěn)定。壓力P1變化，還將導(dǎo)致可膨脹性系數(shù)s和超壓縮系數(shù)F2發(fā)生變化。最終流量值的變化趨勢(shì)和變化程度是以上跟壓力有關(guān)的多項(xiàng)參數(shù)共同變化的綜合結(jié)果。天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)中一般通過高準(zhǔn)確度的壓力變送器測(cè)測(cè)量壓力，在送檢和使用壓力變送器時(shí)要注意正確區(qū)分絕壓表和表壓表，否則因?yàn)閴毫y(cè)量值相差一個(gè)當(dāng)?shù)卮髿鈮?，最終流量計(jì)算值產(chǎn)生很大誤差。G被測(cè)壓力較穩(wěn)定時(shí)，工作壓力宜在等分刻度壓力儀表滿量程的30%～75%范圍內(nèi)被測(cè)壓力波動(dòng)較大時(shí)，工作壓力宜在等分刻度壓力儀表滿量程的30%～70%范圍內(nèi)。

2.4溫度的影響

總體上天然氣在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的體積流量隨溫度增大而減小，故如果溫度值測(cè)量產(chǎn)生誤差，比實(shí)際值偏大的話，標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)測(cè)得的流量值將偏小。天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)中一般通過高準(zhǔn)確度的溫度變送器測(cè)量溫度，在安裝溫度儀表時(shí)要注意溫度計(jì)套管或插孔管應(yīng)伸入管道至公稱內(nèi)徑的大約1/3處，對(duì)于大于300mm的大口徑管道溫度計(jì)的設(shè)計(jì)插入深度應(yīng)不小于75mmB/T21446-2008《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，天然氣溫度變化應(yīng)在等分刻度溫度儀表滿量程的30%～70%范圍內(nèi)。

結(jié)論

總之，深入了解和準(zhǔn)確把握影響天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量系統(tǒng)各個(gè)誤差因素對(duì)流量測(cè)量結(jié)果的影響趨勢(shì)和影響程度，有助于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)和把握計(jì)量系統(tǒng)性能，在發(fā)生計(jì)量異議時(shí)幫助查找到問題原因，提供解決異議的技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)

[1]趙愛鵬.天然氣計(jì)量高級(jí)孔板閥流量計(jì)算機(jī)的安裝與調(diào)試[J].石油化工建設(shè)，2017，39（05）：80-84.

[2]劉東昭，馬國強(qiáng).特殊限流孔板在天然氣化工項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化，2017，53（04）：63-66.

[3]于國軍.閥式孔板流量計(jì)在天然氣流量測(cè)量中的應(yīng)用[J].煉油與化工，2017，28（04）：36-37.