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    網站首頁新聞中心 >> 標準孔板流量計測量準確度的研究

    標準孔板流量計測量準確度的研究

      針對標準孔板流量計存在的問題 ,分析影響測量準確度的主要因
    素,提出了提高標準孔板流量計測量準確度的具體措施。
    一、影響標準孔板流量計測量準確度的因素在實際計量工作中 ,影響天然氣流量測量準確度有以下幾種因素。
         1.天然氣實際流動狀態對計量的影響
         根據 SY/T6143—2004《用標準孔板流量計測量天然氣流量》規定,氣流通過節流裝置的流動必須是保持亞音速穩定的或僅隨時間緩慢變化的單相牛頓流體。在氣流流經孔板前 ,其流束必須與管道軸線平行 ,不得有旋轉流 ,特別不適用于脈動流的流量測量。但是在現場使用中 ,實際流動狀態根本達不到這種理想的實驗室的參比條件要求 ,由于氣井產水、壓縮機的增壓、用戶不均勻用氣、輸氣管道中未設置集液器、聚集在管道低處的天然氣凝液不均勻流動、調壓閥性能不穩、閥心彈動以及分離器放液閥的開關等干擾因素 ,都會使計量管道中出現脈動流或渦流。從試驗中發現 ,在孔板上游 40D的直管段產生渦流 ,會使流量值示值低 9%。
     2.標準孔板節流裝置偏離標準的影響
     孔板流量計的流出系數 C是在上游直管段充分長的實驗室的參比條件下 ,即孔板節流裝置在滿足規定的技術指標下進行校準標定的,應做到幾何尺寸相似和流體力學相似 ,才具有其計量的特性曲線。當孔板前后的直管段長度、孔板和孔板夾持器未達到標準要求時 ,特別是孔板入口直角尖銳度和測量管內壁粗糙度達不到標準要求時 ,都會引起氣流流態的畸變而使流出系數 C值改變 ,從而影響流量計準確度。據文獻可知 ,對于小孔徑孔板 ,入口邊緣只要有輕微的磨圓就會引起流量測量值 5%的負偏差 ,嚴重磨蝕和中等沾污的孔板也會引起 12%的負偏差。
     3.流量積算方法不當對計量的影響
     標準孔板節流裝置v錐流量計與配置不同的二次測量儀表構成不同的流量積算方法。采用標準孔板流量計測量天然氣流量 ,其流量值與天然氣組分、差壓、壓力、溫度等有關。流量測量系統未能嚴格按計量標準要求配置相應的測量儀表 ,流量積算時氣體壓力、溫度和天然氣組分的變化未能得到完全補償 ,從而造成流量計準確度下降。
     計量管理對計量的影響
         由計量現場調查和歷年來的經驗表明 ,計量過程中沒有嚴格執行計量管理規程中要求定期維修和檢驗 ,會造成計量準確度下降。如節流裝置沒有定期地進行檢查清洗 ,孔板取壓裝置嚴重污染 ,孔板迎流面污物堆積 ,使計量結果偏低 ,附加誤差無法估計 ;計量旁路管道閥門內漏,使計量值偏低 ;計量檢測器具使用和維護不當 ,造成測量參數的附加誤差等。同時在流量各參數的測量和計算過程中有意或無意地滲進了人為因素 ,造成不同程度的傾向性計量 ,在校準、取值和計算過程中都向已方有利方面傾斜 ,這無形中擴大了流量測量的不確定度。
     二、提高標準孔板流量計準確度的措施為了提高標準孔板流量計的準確度 ,可采取以下措施。
     1.標準孔板節流裝置的制造與安裝
     利用標準孔板流量計測量天然氣流量必須嚴格按照 SY/T6143— 2004標準規定的各項技術指標 ,對標準孔板節流裝置進行設計、加工制造、檢驗、安裝和使用。特別是孔板直角入口邊緣尖子度和測量管內壁粗糙度的加工和檢驗 ;孔板前后直管段長度的保證 ,直管段圓度、臺階以及孔板與測量管同軸度的保證。另外 ,開發統一的標準孔板流量計的設計軟件 ,可提高節流裝置設計和儀表選型的技術水平。
       2.采用可換孔板裝置與定值節流裝置
         可換孔板節流裝置是一種新型節流裝置 ,節流元件精確地安裝在固定的座體內 (座體通過法蘭與管道連接 ),在不拆動管道或不停止流體輸送的情況下 ,可方便地提升孔板 ,進行檢查、清洗或更換 ,從而保證了計量準確度。采用液壓升降的裝置 ,孔板提升輕便 ,特別適用于大口徑孔板。這種節流裝置還配有清洗室和清洗機構 ,為解決污垢介質 ,特別是單井天然氣的準確計量提供了有效手段。
          定值節流裝置改變了現有節流裝置根據計算結果加工其孔徑的方法 ,對每種通徑測量管道配以有限數量的節流件 ,孔徑系列按優先數系選用 ,每種通徑配 3~5種不同孔徑比 β值的孔板。目前節流裝置設計猶如量體裁衣 ,定值節流裝置則變成成衣選用 ,采用定值節流裝置有利于產品批量生產 ,降低生產成本 ,方便選用和使用 ,便于監督生產??蓳Q孔板節流裝置和定值孔板相配套 ,將改變傳統的生產方式 ,實現了節流裝置產品系列化、通用化和標準化 ,有利于提高標準孔板裝置計量的準確度。
         標準孔板存在的缺點是入口直角銳利度易在流體沖刷下發生鈍化。據估計 ,鈍化嚴重的可能使流出系數偏移 1%~2%,鈍化后其流出系數較為穩定 ,這在流量計算中給孔板入口直角銳利度的精確修正帶來很大的困難。標準噴嘴的流出系數是穩定的 ,另外 ,在同樣流量和相同 β值時噴嘴的壓力損失只有孔板的 30%。影響標準噴嘴推廣使用的主要原因是噴嘴制造成本高 ,在標準中噴嘴的流出系數不確定度較大(約 2%)。采用定值節流件 ,專用加工設備實現批量生產 ,降低生產成本 ,而個別校準則可得到高精確度的流出系數 ,在天然氣流量測量中用噴嘴代替孔板 ,其優點是明顯的。
     3.應用合理的流量積算方案
     根據天然氣計量工況條件和用戶對計量精度的要求 ,應采用對壓力、溫度和天然氣組分變化對流量自動部分補償或全補償的積算方案 ,計量系統測量儀表配備和精度的選用應符合 GB/T18603—2001《天然氣計量系統技術要求》。用智能差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器和流量計算機組成在線檢測系統 ,使溫度和壓力變化得到補償 ,可以提高測量準確度 ,降低流態脈動 (或波動 )引起的流量測量附加誤差??装辶髁坑嬃砍瘫纫话銥?1∶而實際測量天然氣流量變化有時會3,超過這個范圍。在這種情況下 ,其測量準確度顯著下降 ,如果采用定值節流裝置 ,寬量程智能差壓變送器與流量計算機配套使用 ,可方便地擴展流量量程或遷移量程 ,進而實現傳統標準孔板流量計的智能化。
     4.建立健全各項規章制度
     加強計量管理 ,建立健全各項規章制度 ,嚴格執行計量法規 ,是確??装辶髁坑嫓y量天然氣流量準確度的關鍵。按照 GB/T18603—2001《天然氣計量系統技術要求》標準 ,統一孔板流量計測量系統按照不同規模規定的測量系統配置二次測量儀表 ,從設計開始 ,經施工、驗收、投產、操作和維護等都按統一的技術要求執行 ,使天然氣流量測量、流量積算方法、流量計算程序軟件都在嚴格的技術要求控制中 ,抓好全面質量管理 ,才能確保流量測量的準確度。嚴格按照 SY/T6143—2004標準 ,編制 “流量計算值的檢驗標準程序 ”,對各種不同的流量積算方法計算出的流量值進行嚴格的檢驗。對標準孔板流量計測量系統進行流量測量不確定度評估 ,其測量系統總的流量測量不確定度應低于最大允許誤差。完善計量管理制度 ,制訂一項與 SY/T6143—2004標準配套切合實際需要的孔板流量計操作使用和管理規程。其內容包括 ,建立健全各級計量管理責任制度、標準計量器具周期送檢和維護制度、工作儀表檢驗、調校和維修制度、計量設備和計量儀表的資料檔案管理制度等。在認真貫徹執行 SY/T6143—2004標準及其有關的計量標準的同時 ,應有各項計量管理規程和管理制度與之配套 ,加強計量技術人員培訓 ,提高計量人員的技術管理水平。
     

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