摘要:由于計(jì)量?jī)x表誤差以及使用條件變化帶來的誤差往往使天然氣孔板流量計(jì)的精度不能達(dá)到要求。因此，找出引起誤差的因素，提出改進(jìn)措施對(duì)于提高天然氣計(jì)量精度具有重大意義。
天然氣管道的迅速發(fā)展，要求對(duì)天然氣流量進(jìn)行更加正確的計(jì)量。由于孔板計(jì)量方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、計(jì)量精度較高，成為我國(guó)天然氣流量最主要的計(jì)量方式，在全國(guó)各大油田均有應(yīng)用。據(jù)調(diào)查，石油天然氣行業(yè)采用孔板流量計(jì)作為貿(mào)易計(jì)量的約占95%以上。孔板流量計(jì)是通過測(cè)量安裝在管路中的同心孔板兩側(cè)差壓來計(jì)算流量的一種檢測(cè)設(shè)備。它由節(jié)流裝置、差壓計(jì)、壓力計(jì)和溫度計(jì)等組成。它以能量守恒定律和流動(dòng)連續(xù)性方程為理論依據(jù)，由標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置產(chǎn)生差壓，應(yīng)用成熟、可靠的儀表進(jìn)行差壓、壓力、溫度測(cè)量，由流量積算儀或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算得到天然氣的流量。在實(shí)際工作中，由于計(jì)量?jī)x表誤差以及使用條件變化帶來的誤差往往使孔板流量計(jì)的精度不能達(dá)到要求。因此，找出引起誤差的因素，提出改進(jìn)措施對(duì)于提高天然氣計(jì)量精度具有重大意義。
1計(jì)量誤差分析
1.1被測(cè)介質(zhì)實(shí)際物理性質(zhì)的不確定度因素
1.1.1天然氣相對(duì)密度對(duì)流量計(jì)量的影響
天然氣流量值與1/Gr的平方根成正比例變化，如果將Gr作為一個(gè)獨(dú)立量看待，則當(dāng)Gr的不確定度為土a598時(shí)，由此引起的天然氣標(biāo)準(zhǔn)體積流量的不確定因素為士0.25%可見，天然氣真實(shí)相對(duì)密度Gr對(duì)流量計(jì)量的影響很大。Gr的不確定度是由實(shí)際天然氣各有關(guān)物理參數(shù)確定、測(cè)量、分析的不確定度引起的。比如，實(shí)際空氣的組分偏離標(biāo)準(zhǔn)組分的偏離程度,各有關(guān)組分分子量測(cè)量的不確定度.Gr的確定方法可分為2類,一是用真實(shí)相對(duì)密度計(jì)測(cè)量，例如浮力氣體天平、動(dòng)量密度計(jì).氣體密度計(jì)等;二是先利用氣分析儀分析出天然氣的全組分，然后根據(jù)天然氣組分計(jì)算Gr值。目前，我國(guó)普遍采用第2種方法，但由于壓力溫度的變化，Gr并不是一個(gè)定值。采用在線色譜及時(shí)檢測(cè)到組分的變化情況，可以提高計(jì)量精度。
1.1.2天然氣壓縮因子對(duì)流量計(jì)量的影響
流量計(jì)量結(jié)果是以工作狀態(tài)下的流量形式給出,由于各地工況不同，需將流量轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下的氣體流量。在壓力不高、溫度不低的情況下,可以按照理想氣體方程進(jìn)行體積流量換算。然而，實(shí)際氣體和理想氣體總有一定差別，尤其是在管道壓力較大或是溫度變化較大的情況下,氣體并不遵循理想氣體狀態(tài)方程。天然氣壓縮系數(shù)的求解有卡茨曲線圖求解法、卡茨表求解法、查《天然氣壓縮系數(shù)速查手冊(cè)》法。比較而言，《速查手冊(cè)》能迅速、方便地計(jì)算出壓縮系數(shù)，但誤差更大。卡茨表最正確，但由于卡茨表的壓縮系數(shù)太少，當(dāng)表內(nèi)沒有對(duì)應(yīng)數(shù)值，還需用內(nèi)插法算出，使用較麻煩。
1.1.3可膨脹系數(shù)ε對(duì)流量計(jì)量的影響
e是因氣體流經(jīng)孔板時(shí)密度產(chǎn)生變化而引入的修正系數(shù),這是流量誤差的一個(gè)重要來源。當(dāng)天然氣流量低于設(shè)計(jì)流量時(shí)，實(shí)際的ε低于設(shè)計(jì)的e，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏小,反之,測(cè)量結(jié)果偏大。當(dāng)實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量一致,而靜壓p1低于設(shè)計(jì)壓力，實(shí)際的ε小于設(shè)計(jì)的ε,使流量測(cè)量偏大，反之偏小。
1.1.4脈動(dòng)流對(duì)流量計(jì)量的影響
脈動(dòng)流是由管道中氣體的流速和壓力發(fā).生突然變化造成的，它能引起差壓的波動(dòng)，使記錄曲線變成一個(gè)寬帶。引起脈動(dòng)流的起因有單一的，也有多個(gè)因素綜合的,如長(zhǎng)輸管道積液、天然氣壓縮機(jī)的使用、氣井之間壓力干擾、用戶用氣不均、供氣調(diào)壓閥開度的突然改變等均能引起差壓波動(dòng)。
1.2儀器的設(shè)計(jì)安裝管理誤差分析
1.21僅器的設(shè)計(jì)誤差
儀器本身產(chǎn)生的誤差是由于儀器本身設(shè)計(jì)、安裝上和使用過程中，某些結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，導(dǎo)致測(cè)量參數(shù)變化，從而影響了氣體的測(cè)量正確度。主要表現(xiàn)為孔板入口直角銳利度不夠，管徑尺寸與計(jì)算不符，孔板厚度誤差，節(jié)流附件產(chǎn)生臺(tái)階。偏心，孔板上游端面有劃痕和毛刺,環(huán)室尺寸產(chǎn)生臺(tái)階、偏心，取壓孔加工不規(guī)范或堵塞，焊接、焊縫突出，節(jié)流件不同軸度。
1.2.2安裝管理誤差
安裝管理誤差如果不及時(shí)解決，會(huì)成為一個(gè)無法進(jìn)行究全定性分析的潛在誤差源。安裝誤差具有普遍性,如現(xiàn)場(chǎng)的施工條件不能滿足直管段要求的長(zhǎng)度或管材不符合要求等.具體表現(xiàn)為管路超長(zhǎng)、彎折偏多.孔板變形.上游測(cè)量管沉積臟物造成管徑偏小、Re范圍不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定、管道粗糙度影響、焊口錯(cuò)位。管理上的誤差主要表現(xiàn)為儀表型號(hào)、孔板尺寸與流量不匹配,引壓管、平衡閥、差壓計(jì)各連接部位的滲漏，大氣溫度、管壁積液、結(jié)蠟的影響,人員操作錯(cuò)誤。
1.3流量積算方法不當(dāng)對(duì)計(jì)量的影響
標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置與配置不同的二次測(cè).量?jī)x表構(gòu)成不同的流量積算方法。采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量,其流量值與天然氣組分、基壓、壓力、溫度等有關(guān)。如果流量測(cè)量系統(tǒng)沒有嚴(yán)格按計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)要求配置相應(yīng)的測(cè)量?jī)H表，流量積算時(shí)氣體壓力、溫度和天然氣組分的變化沒有得到完全補(bǔ)償,就會(huì)降低流量計(jì)的正確度。
2提高孔板流量計(jì)計(jì)量精度的措施
2.1孔板流量的設(shè)計(jì)安裝應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
孔板節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)安裝應(yīng)嚴(yán)格按照GB2624-81或SY/Y6143-1996標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，特別在安裝時(shí)，要根據(jù)孔板前阻力件形式配接足夠長(zhǎng)度的直管段，長(zhǎng)度至少為30d.當(dāng)場(chǎng)地不允許時(shí),必須在孔板前的直管段上安裝整流器。孔板入口端面必須與管道線垂直，其偏差不能超過1'.安裝時(shí)孔板嚴(yán)禁反向。要正確使用和選擇壓差計(jì)，當(dāng)壓差計(jì)工作量程在30%以下時(shí)，必須及時(shí)更換壓差計(jì)的量程或孔板規(guī)格。法蘭β值應(yīng)為0.20~-075.角接乃值應(yīng)為a4~06.
2.2加強(qiáng)業(yè)務(wù)培訓(xùn),建立健全各項(xiàng)規(guī)章制度
加強(qiáng)職工的計(jì)量業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高其技術(shù)水平和發(fā)現(xiàn)故障、解決問題的能力。做好系統(tǒng)的檢修、維護(hù)、保養(yǎng)工作,延長(zhǎng)其使用壽命。建立健全各級(jí)計(jì)量管理責(zé)任制度，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具周期送檢和維護(hù)制度，工作僅表檢驗(yàn).調(diào)校和維修制度，計(jì)量設(shè)備和計(jì)量?jī)x表的資料格案管理制度等。
2.3推進(jìn)計(jì)量方式的自動(dòng)化智能化發(fā)展
隨著微傳感器和微計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,天然氣計(jì)量已逐步向在錢、實(shí)時(shí)。智能靠近,改進(jìn)傳感器技術(shù)來提高天然氣計(jì)量精度非常有效，將測(cè)量傳感器和采集、儲(chǔ)存及傳輸數(shù)據(jù)用電子元件都集于一個(gè)模件的集成系統(tǒng)將成為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng),,體積更小，功能更強(qiáng),價(jià)格更便宜。隨著天然氣輸送管線的不斷改進(jìn),現(xiàn)有的氣體測(cè)量技術(shù)應(yīng)得到改進(jìn)。
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