天然氣流量計量已經(jīng)成為天然氣工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要組成部分 ,在企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理中, 流量計量是一項日常進(jìn)行的重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。流量計量既是天然氣供需雙方貿(mào)易結(jié)算的依據(jù) ,又是生產(chǎn)部門采輸和衡量天然氣用氣效率的主要技術(shù)指標(biāo)。天然氣的準(zhǔn)確計量不但能實現(xiàn)公平的貿(mào)易結(jié)算, 而且能為改進(jìn)生產(chǎn)工藝, 提高產(chǎn)品質(zhì)量 ,降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本, 確保安全生產(chǎn)等提供依據(jù) , 提高經(jīng)濟效益和社會效益。目前國內(nèi)天然氣輸送貿(mào)易結(jié)算流量計有許多種, 而標(biāo)準(zhǔn)孔板計量是***廣泛的采用的計量方式。如何識別、消除或減少孔板計量誤差, 提高孔板計量的準(zhǔn)確度是我們計量工作的重點。
 

2、孔板計量的測量原理：

2.1、計量原理：

  天然氣流經(jīng)節(jié)流裝置時, 流速將在孔板處形成局部收縮, 從而使流速增加, 靜壓力降低 , 于是在孔板前后便產(chǎn)生了壓差, 氣流的流速愈大 , 孔板前后產(chǎn)生的壓差愈大,從而通過測量壓差來衡量天然氣流過節(jié)流裝置的流量大小。這種測量流量方法是以流動連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的。

3 、孔板計量誤差的識別與對策：

  誤差指的是測量結(jié)果與被測量真值(約定真值)的差異,要準(zhǔn)確識別孔板計量誤差, 首先需要清楚孔板計量誤數(shù);E —漸進(jìn)速度系數(shù) ;d —孔板開孔直徑 ,單位為毫米 ;

  根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上下游***短直管段長度 , 檢查孔板計量系統(tǒng)是否存在孔板閥上下游直管段長度不夠的現(xiàn)象 ,若存在則需要對計量系統(tǒng)進(jìn)行改造,在孔板閥前加裝流動調(diào)整器 ,以符合計量標(biāo)準(zhǔn)的要求。
  (2)導(dǎo)壓管路。它是孔板流量計的薄弱環(huán)節(jié), 據(jù)統(tǒng)計孔板流假信號等等, 約占全部故障率的 70 %。要消除差壓信號管路帶來的系統(tǒng)誤差主要從三方面入手, 一是導(dǎo)壓管應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè) ,起傾斜度不小于 1∶12 ,粘度高的流體 , 其傾斜度應(yīng)更增大。二是正負(fù)導(dǎo)壓管應(yīng)盡量靠近敷設(shè) , 防止兩管子溫度不同使信號失真。三是嚴(yán)寒地區(qū)導(dǎo)壓管應(yīng)加防凍保護 ,用電或蒸汽加熱保溫, 要防止過熱 ,導(dǎo)壓管中流體汽化會產(chǎn)生假差壓。四是導(dǎo)壓管的長度和內(nèi)徑 應(yīng)按表 2 規(guī)定選用。

			表 1		孔板(不配流動調(diào)整器)上下游***短直管段長度(以管徑 D 倍數(shù)表示)
							上游直管段
	單個 90°	在同一						單個 45°
			在同一		在垂直	在垂直		彎頭在
	彎頭兩	平面上							漸縮管	漸擴管			溫度計			下
直			平面上		平面上	平面上		同一平						其它任
	個 90°	的兩個					單個		在2 D ～	0.5D ～ D	球閥全	對稱驟	套管或			游
徑
			的兩個		的兩個	的兩個		面上的						何阻流		直
比	彎頭在	90°彎					90°		D 超過	, 超過	開或閘	縮異徑	插孔直
			90°彎		90°彎	90°彎		兩個 45°						件(所		管
β
	任意平	頭(30D	頭(10 D	頭,(30D		頭,(5D	三通	彎頭,  1.5D ～ 3D  D ～ 2D			閥全開	管	徑小于	有種類)		段
	面(L >	≥L	≥L)  ≥L ≥5 D) >L)					S 形狀	的長度	的長度			0.03D
	30D)	>10D)
							(L >2D)
0.20	6	10	10		19	34	9	7	5	6	12	30	5	70		4
0.40	16	10	10		44	50	9	30	5	12	12	30	5	145		6
0.50	22	18	22		44	75	19	30	8	20	12	30	5	145		6
0.60	42	30	42		44	65	29	30	9	26	14	30	5	145		7
0.67	44	44	44		44	60	36	44	12	28	18	30	5	145		7
0.75	44	44	44		44	75	44	44	13	36	24	30	5	145		8

表2	導(dǎo)壓管的長度和內(nèi)徑表
導(dǎo)壓管長度/ mm	<16000	16000 ～ 45000	45000 ～ 90000
導(dǎo)壓管直徑/ mm	7 ～ 9	10	13

(3)直管段粗糙度增加導(dǎo)致系統(tǒng)誤差。由于天然氣含有少量腐蝕氣體和雜質(zhì) ,這將對管道內(nèi)壁產(chǎn)生一定的腐蝕, 時間一長 ,管道粗糙度將增加。要消除直管段粗糙度增加導(dǎo)致系統(tǒng)誤差的方法一是定期對直管段進(jìn)行清洗,二是若直管段內(nèi)壁腐蝕太厲害 ,就需更換直管段, 三是增加直管段粗糙度修正系數(shù)減少誤差。
(4)儀表自身誤差 。測量壓力 、差壓 、溫度等計量儀表以及孔板本身都具有一定誤差, 要減少儀表自身帶來的計量誤差可以從以下幾個方面入手 :一是選用儀表要綜合考慮儀表性能、流體特性、安裝條件、環(huán)境條件和經(jīng)濟五個方面的因素正確選取合適的計量儀表。二是儀表量程選用合適 ,差壓儀表量程宜在滿量程 10 %～ 90 %, 壓力儀表量程宜在滿量程 30 %～ 75 %,溫度測量儀表量程宜在滿量程 30 %～ 70 %。根據(jù)輸氣流量選擇合適內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)孔板。三是在使用過程中必須定期做好計量儀表的校檢、維護工作 ,對于實際使用中的壓力、溫度、流量等工況參數(shù)的變化, 應(yīng)進(jìn)行及時修正。
 
3.3、從“料”入手,識別天然氣實際物理性質(zhì)的不確定度因素帶來的計量誤差
(1)多相、非牛頓流體帶來的計量誤差。標(biāo)準(zhǔn) SY/T6143 -2004 要求流經(jīng)流量計的流體必須是均勻單相的牛頓流體。但是實際輸送的天然氣不能完全滿足條件。美國雪佛龍公司和科羅拉多工程試驗站的試驗研究結(jié)果表明:用孔板流量計測量氣體流量, 當(dāng)氣體中夾帶少量液體時 ,流量測量不確定度偏高 ,測量的濕氣流量隨 β 的增加而減少 ,在β 比為 0.7 時, 測得的流量偏差為 -1.7 %。要消除多相、非牛頓流體帶來的計量誤差 ,需要對天然氣進(jìn)行分離過濾后再進(jìn)行計量。