天然氣生產(chǎn)與貿(mào)易計(jì)量中仍然大量采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，其在實(shí)際應(yīng)用中需要規(guī)范操作、嚴(yán)格管理才能確保計(jì)量的有效和準(zhǔn)確。重點(diǎn)介紹標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用及日常管理中的注意事項(xiàng)。

一、引言

標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)是天然氣行業(yè)中使用***多， 并已標(biāo)準(zhǔn)化的檢測(cè)元件，在嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)制造、安裝和使用的條件下，無(wú)需進(jìn)行實(shí)流檢定，也能在已知的不確定度范圍內(nèi)進(jìn)行流量測(cè)量。這一突出的優(yōu)點(diǎn)使孔板流量計(jì)在今后一定時(shí)期內(nèi)， 仍將在天然氣流量計(jì)量中占有重要地位。

二、孔板計(jì)量選型及優(yōu)缺點(diǎn)

1.孔板流量計(jì)計(jì)量?jī)x表選型孔板流量計(jì)由節(jié)流裝置、導(dǎo)壓管路系統(tǒng)、差壓計(jì)組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，安裝、使用和維護(hù)方便，可靠性高等特點(diǎn)。一般正常情況下，其測(cè)量準(zhǔn)確度能滿足 GB /T 2624-1993（ 流量測(cè)量節(jié)流裝置用孔板、 噴嘴和文丘里管測(cè)量充滿圓管的流體流量（ 替代 GB 2624-1981）） 和石油部 SYL 04-1983（ 天然氣流量測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法，升級(jí)為 SY/T 6143-1996） 標(biāo)準(zhǔn)的要求。 使用孔板流量計(jì)時(shí)各計(jì)量點(diǎn)的主要區(qū)別在于二次儀表的選型配制，***常見(jiàn)的有兩種類型：一是采用雙波紋管差壓計(jì)記錄靜壓、差壓，求出靜壓和差壓的全天平均值，玻璃棒溫度計(jì)測(cè)量溫度，人工采樣的平均值作為溫度值；二是差壓變送器與溫度、壓力變送器加智能計(jì)算儀， 實(shí)現(xiàn)天然氣流量測(cè)量和計(jì)算的自動(dòng)控制及管理。雙波紋管差壓、靜壓記錄儀和玻璃棒溫度計(jì)是機(jī)械式熱工儀表，準(zhǔn)確度差；并且需要人工求積來(lái)計(jì)算小時(shí)、日平均值、累積值，人為涉及的因素太多，天然氣的流量計(jì)算無(wú)法嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；而智能變送器則可以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)積算，完全符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法。

2.孔板流量計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)

孔板流量計(jì)按照是否可以帶壓更換孔板， 分為一體式孔板流量計(jì)和孔板流量計(jì)(孔板閥)。 優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)明，應(yīng)用技術(shù)成熟，容易掌握；適應(yīng)性強(qiáng)，更換孔板即可實(shí)現(xiàn)不同流量的測(cè)量；性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)；孔板為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件，標(biāo)定方便簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：量程比小，一般為 3∶1-5∶l；壓力損失較大；計(jì)量準(zhǔn)確度受影響因素較多；前后直管段要求長(zhǎng)，占地面積大。

三、引起孔板計(jì)量誤差的主要因素

1.計(jì)量?jī)x表誤差

采用孔板流量計(jì)，對(duì)孔板加工的技術(shù)要求十分嚴(yán)格，必須符合 GB 2624-1981 或 SY/T 6143-2003（ 用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量） 標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，否則，會(huì)給天然氣流量測(cè)量結(jié)果帶來(lái)很大的誤差。 孔板的偏心和彎曲是孔板的制造安裝和使用中影響計(jì)量?jī)x表精度的主要因素，有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，孔板彎曲造成的***大誤差為 3.5%。 孔板安裝盡管安裝規(guī)范一般都能夠掌握，但有些細(xì)節(jié)往往沒(méi)有引起重視，導(dǎo)致較大的計(jì)量誤差。如密封墊片內(nèi)孔未按環(huán)室尺寸加工，墊片伸出環(huán)室，干擾流體穩(wěn)定流動(dòng)：導(dǎo)壓管走向不合理，差壓無(wú)法順利傳導(dǎo)；平衡器安裝水平精度低，直接產(chǎn)生計(jì)量誤差等。

2.節(jié)流裝置的突出物

節(jié)流裝置中伸入管內(nèi)的墊片、焊縫等也會(huì)引起測(cè)量誤差，誤差大小與突出物位置、孔板與突出物的距離以及突出等有關(guān)。有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng) β=0.7，突出物位于孔板上游管徑 2 倍時(shí)，產(chǎn)生誤差***大；若突出物位于孔板上游處，誤差為 16%～50%。 若位于下游，則對(duì)計(jì)量精度的影響相對(duì)較小。

3.使用條件變化引起的誤差

這種誤差主要是由脈動(dòng)流現(xiàn)象和超量程、流程頻繁波動(dòng)問(wèn)題引起的。 管道中氣體流速和壓力發(fā)生突然變化，造成脈動(dòng)流，引起差壓波動(dòng)，當(dāng)節(jié)流裝置上出現(xiàn)明顯的脈動(dòng)流時(shí)，計(jì)量可能產(chǎn)生較大誤差，有關(guān)文獻(xiàn)指出脈動(dòng)流引起的誤差***大可達(dá) 20%～30%。 此外，由于小用戶用氣不均衡，氣量瞬間發(fā)生急劇變化，都會(huì)導(dǎo)致差壓波動(dòng)。 超量程問(wèn)題大多數(shù)是由于季節(jié)不同，用量發(fā)生變化引起的，冬天時(shí)流量大，夏天時(shí)流量小，有可能超過(guò)所選儀表的量程，從而引起誤差。 同時(shí)，城市用氣而無(wú)調(diào)峰設(shè)施的計(jì)量裝置，當(dāng)流量隨時(shí)間頻繁波動(dòng)時(shí)，將會(huì)直接影響對(duì)天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確度

4.氣質(zhì)條件引起的誤差

天然氣從地層中采出來(lái)，雖然經(jīng)過(guò)分離、除塵或過(guò)濾，但由于處理不徹底或集氣管網(wǎng)和輸氣干線內(nèi)腐蝕物的影響，使得天然氣中混有少量的液體或固體雜質(zhì)， 這些雜質(zhì)易聚集在孔板截面收縮、流速突變的孔口銳邊上，而孔板流量計(jì)對(duì)孔板銳邊、截面及流線的變化非常的敏感。 此外，天然氣中的雜質(zhì)還會(huì)對(duì)孔板產(chǎn)生沖刷和腐蝕，特別是對(duì)孔板直角入口邊緣和測(cè)量管內(nèi)壁的沖刷腐蝕特別嚴(yán)重，這將影響到孔板直角入口邊緣圓弧半徑和測(cè)量管內(nèi)壁相對(duì)粗糙的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，孔板流出系數(shù)也將發(fā)生變化，使測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)不到要求。 天然氣的含水量也對(duì)天然氣計(jì)量準(zhǔn)確度有著很大的影響。 美國(guó)雪佛龍公司和科羅拉多工程實(shí)驗(yàn)站用注水后的孔板流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量得到了：①用孔板流量計(jì)測(cè)量氣體流量，當(dāng)氣體中央帶少量液體時(shí)，流量測(cè)量不確定度偏高，測(cè)量的濕氣流量隨β 的增加而減少，在 β 比為 0 .7 時(shí)，測(cè)得的流量偏差為-1.7% ；

②當(dāng)夾帶少量液體時(shí)，在 β 比為 0.5 時(shí)，表明孔板性能較好，但是應(yīng)將夾帶液體在孔板上游脫出，以獲得***佳的計(jì)量性能；③用舊的孔板流量計(jì)測(cè)量濕氣，流量計(jì)量值將降低 3%。

5.其他引起的誤差

其他誤差因素有管道泄露、人為破壞、管理不嚴(yán)、不合理的積算和取值方法、計(jì)量工況偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件。計(jì)算方法本身不合理，對(duì)溫度、壓力、氣體組成的變化沒(méi)有自動(dòng)補(bǔ)償?shù)龋彩且鹛烊粴庥?jì)量誤差的原因。特別是管道泄漏引起的誤差也相當(dāng)大。例如，節(jié)流裝置前后的差壓一般都很?。?nbsp;0～60 kPa），管道壓力往往是它的幾十倍，如發(fā)生導(dǎo)壓管泄漏或堵塞，不僅給計(jì)量帶來(lái)誤差，而且會(huì)損壞差壓變送器。 輸氣系統(tǒng)的泄漏有 3 種類型：偶然性泄漏、長(zhǎng)期性泄漏和普通運(yùn)行泄漏。偶然性泄漏是指由于輸氣系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中的腐蝕和輸配設(shè)備安裝不當(dāng)或設(shè)備發(fā)生故障所導(dǎo)致的泄漏。 長(zhǎng)期性泄漏是由于輸配氣站本身工藝設(shè)計(jì)的不合理或設(shè)備質(zhì)量不好導(dǎo)致的泄漏。 普通運(yùn)行泄漏是指由于某些站場(chǎng)管部件本身設(shè)計(jì)不當(dāng)造成腐蝕從而引發(fā)的泄漏，輸氣系統(tǒng)的泄漏絕大部分屬于偶然性泄漏。 造成輸氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏的主要原因包括： 輸氣管道和部件長(zhǎng)期暴露于酸性氣體環(huán)境中，造成硫化氫腐蝕；天然氣中的 H2S、CO2 等酸性氣體和 H2O、 O2 等組分達(dá)不到輸氣系統(tǒng)對(duì)氣質(zhì)的要求造成輸氣管道和部件內(nèi)壁腐蝕；輸氣管道制管質(zhì)量差導(dǎo)致管道螺旋焊縫的斷裂；輸氣管道和部件安裝和焊接質(zhì)量差導(dǎo)致管道環(huán)行焊縫和管、 件之間焊縫的斷裂等等。

四、消除計(jì)量誤差的改進(jìn)措施

1.孔板加工及安裝

嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)加工孔板，正確安裝，合理選擇壓差量程嚴(yán)格按照 GB 2624-1981 或 SY/Y 6143-1996 標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定加工孔板?？装骞?jié)流裝置在使用前的安裝中應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)安裝設(shè)計(jì)，根據(jù)孔板前阻力件形式配接足夠長(zhǎng)度的直管段， 一般應(yīng)至少前 30 D。 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(guò) 10。 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。 法蘭取壓時(shí) β 值應(yīng)在 0.2～0.75，角接取壓時(shí) β 值應(yīng)在 0.4～0.6。

2.氣流脈動(dòng)誤差消除

消除脈動(dòng)流，減小脈動(dòng)影響，合理解決超量可以采用以下方法消除脈動(dòng)流，減小脈動(dòng)流的影響。

1） 采用分離除塵器加強(qiáng)氣水分離 ；從管線中除去游離液，及時(shí)吹掃排出管道內(nèi)積液，確保天然氣計(jì)量準(zhǔn)確性。

2） 控制計(jì)量管段下流閥。 實(shí)踐證明，控制下流閥能有效的抑制脈動(dòng)流，同時(shí)對(duì)各類脈動(dòng)源引起的壓差波動(dòng)都有抑制作用。

3） 加裝緩沖罐或設(shè)置專門(mén)脈動(dòng)消減器，抑制脈動(dòng)源引起的差壓波動(dòng)；提高差壓和孔徑比；安裝調(diào)壓閥穩(wěn)定輸出壓力，從而減小脈動(dòng)對(duì)計(jì)量的影響。

4） 在滿足計(jì)量能力的條件下 ，應(yīng)選擇內(nèi)徑較小的測(cè)量管 ，p、β 在比較高的雷諾數(shù)下運(yùn)行。

5） 采用短引壓管線 ，盡量減少引壓管線系統(tǒng)中的阻力件 ，并使上下游管線長(zhǎng)度相等， 以減少系統(tǒng)中產(chǎn)生諧振和壓力脈動(dòng)振幅的增加。

五、孔板計(jì)量參數(shù)的上傳及流量計(jì)算以陜西省天然氣公司靖邊壓氣站為例， 現(xiàn)場(chǎng)安裝孔板閥，差壓變送器，溫度變送器，壓力變送器。 控制室內(nèi)站控 PLC 系統(tǒng)有專用的計(jì)量模塊， 可讀取其他模擬量模板采集的流量相關(guān)參數(shù)，包括差壓、壓力、溫度，完成對(duì)流量的計(jì)算，溫度壓力補(bǔ)償，這種方式在控制成本的同時(shí)可保證一定的精度； 控制室內(nèi)有 1746 系列PLC， 模擬量采集模板 1746-NI8 負(fù)責(zé)采集差壓 、 壓力 、 溫度 。

MVl46-AFC 流量計(jì)算機(jī)模板，支持 8 路流量計(jì)量，流量累積。PLC

處理器將 I/O 模板采集的差壓、壓力、溫度數(shù)據(jù)通過(guò)槽架背板傳給 MVl46-AFC， 完成流量的計(jì)算后再通過(guò)背板將結(jié)果傳給處理器，供 PLC 邏輯程序使用、工控機(jī)顯示或上傳 SCADA 系統(tǒng)。

六、孔板流量計(jì)日常管理

（ 1） 加強(qiáng)日常管理，對(duì)參數(shù)進(jìn)行合理修正在日常生產(chǎn)中應(yīng)定期對(duì)孔板進(jìn)行清潔、維修或撤換并且對(duì)測(cè)量流量進(jìn)行修正。在孔板流量計(jì)日常使用過(guò)程中，要確保準(zhǔn)確的計(jì)量，應(yīng)至少每月一次清洗檢測(cè)孔板、檢查儀表零點(diǎn)、儀表 D/A 轉(zhuǎn)換通道、核對(duì)流量計(jì)算程序，對(duì)有坑蝕及劃痕的孔板應(yīng)及時(shí)更換。從節(jié)流裝置不確定度的計(jì)算公式可以看出，天然氣的壓力、密度、溫度和壓縮系數(shù)的變化將直接影響到測(cè)量的準(zhǔn)確度。因此，應(yīng)該選擇合適的儀表來(lái)測(cè)量天然氣的壓力、密度、溫度等特性參數(shù)。

（ 2） 孔板流量計(jì)測(cè)量范圍一般為 3.5∶1，而實(shí)際工況并不都在此范圍，一旦超過(guò)測(cè)量范圍，必將引起測(cè)量誤差。 孔板差壓變送器差壓范圍應(yīng)控制在其量程的 10%以內(nèi)，例如，差壓變送器量程為 0~60 kPa， 日常計(jì)量中差壓工作范圍應(yīng)保持在 6 kPa~54 kPa，如超出該量程范圍將影響計(jì)量精度。

（ 3） 根據(jù)場(chǎng)站下游用戶用氣量的不斷變化，提前加工制作不同規(guī)格孔板，每塊孔板都可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)流量范圍，場(chǎng)站可根據(jù)氣量變化及時(shí)更換孔板。 以此實(shí)現(xiàn)節(jié)流裝置產(chǎn)品系列化、 標(biāo)準(zhǔn)化，有利于提高節(jié)流裝置計(jì)量的準(zhǔn)確度。

（ 4）定期檢查孔板導(dǎo)壓管是否存在銹蝕，觀察導(dǎo)壓管是否有堵塞、泄漏等現(xiàn)象，一旦發(fā)現(xiàn)立即整改，以確保計(jì)量精度。

（ 5）場(chǎng)站值班人員定期檢查孔板流量計(jì)的差壓 、壓力 、溫度變送器現(xiàn)場(chǎng)工作是否正常， 控制室上傳參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)顯示是否一致，孔板瞬時(shí)流量是否穩(wěn)定等。這些都是影響孔板計(jì)量精度的主要因素。