摘要:差壓式流量計(jì)量系統(tǒng)的工作原理,分析天然氣氣計(jì)量系統(tǒng)在實(shí)際使用中所產(chǎn)生的幾個(gè)主要誤差,對(duì)如何解決天然氣計(jì)量系統(tǒng)中的問(wèn)題提出幾條途徑。
為了加快我國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)與國(guó)際接軌,促進(jìn)貿(mào)易與交流,考慮到標(biāo)準(zhǔn)、適用性及標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)性,針對(duì)天然氣氣介質(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,油田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。
1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)用最廣泛的流量計(jì),在各類(lèi)流量?jī)x表中其使用量占居首位。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,但目前仍是最重要的一類(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-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,P21;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)-一《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=AvnCEd2FGεEzFT(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,最后以標(biāo)況體積流量顯示給用戶。
2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)使用條件不完全符合標(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)用戶的用氣量掌握得不夠準(zhǔn)確,即用于計(jì)算孔板孔徑的最大流量和最小流量偏離用戶實(shí)際的最大流量和最小流量較大,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:AvnCEd2FGεEzFT(P1△P)分析:在壓力、溫度及組分不變的情況下，AvnCEFGεEzFT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�？装逶谑褂眠^(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Grn偏小。
2.3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=CEd2FGεEzFT(P1△P)可以看出最終的體積流量qm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)量精度。
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。◎溫度變送器的安裝。
2.4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G,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G,變小或變大,那么FG變大或變小,則qvn變大或變小。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)Rep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,最好在雷諾數(shù)較高的區(qū)域內(nèi)使用。
3解決天然氣計(jì)量問(wèn)題的幾條途徑
3.1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。
3.2測(cè)量?jī)x表的正確選用
測(cè)量?jī)x表應(yīng)首選標(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.
3.3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)最管理,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)量的精度。
4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,在天然氣國(guó)際貿(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。為了盡快與國(guó)際接軌,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)。
5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。
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