摘要：從集(ji)輸氣站孔(kong)闆流量計(ji) 計(ji)量(liang)操作(zuo)的角度出(chu)發，在(zai)分析(xi)孔(kong)闆流量(liang)計壓差(cha)計量和流量(liang)測(ce)量原理(li)的基礎上(shang)，結合(he)儀表(biao)、溫度(du)、壓力(li)及壓差(cha)等(deng)對流(liu)量的影響，闡述(shu)操作過(guo)程(cheng)中，應(ying)重視(shi)壓力和壓(ya)差對(dui)高(gao)壓(ya)外輸(shu)用戶(hu)的影(ying)響，以(yi)及壓差對(dui)低壓外輸(shu)用(yong)戶(hu)計量(liang)精度的影響。通過科(ke)學(xue)選取合(he)适的壓差(cha)量程提高(gao)輸(shu)氣計量(liang)精度，減少(shao)不必(bi)要的(de)損失(shi)，實現(xian)計量(liang)創效(xiao)的目(mu)的。
　　孔(kong)闆(pan)流量計(ji)由一次(ci)裝(zhuang)置(孔闆、取壓裝置和(he)前後直管段)和(he)二次(ci)儀(yi)表(溫度(du)傳感器、 壓(ya)力變送器(qi) 、 差壓(ya)變送(song)器 和(he) 流(liu)量(liang)計 )構(gou)成［1］。一(yi)次裝置即(ji)節流(liu)裝置;二次(ci)儀表(biao)即流量運(yun)算裝(zhuang)置，壓(ya)力和差壓(ya)變(bian)送器分(fen)别将(jiang)節(jie)流(liu)裝置(zhi)中的壓(ya)力和壓(ya)差信(xin)号(hao)轉(zhuan)換成(cheng)标準(zhun)直流電流(liu)4～20mA信号，溫度(du)傳感器将通過(guo)節流(liu)裝置(zhi)的流(liu)體溫度轉(zhuan)換成(cheng)電阻(zu)信号，流(liu)量(liang)積算(suan)儀将(jiang)前三者信(xin)号進(jin)行(hang)充分運(yun)算得出(chu)計量流(liu)量。
　　由于(yu)孔(kong)闆流量計工序(xu)簡單(dan)、計量(liang)可靠(kao)而且成本(ben)不(bu)高，在氣(qi)體、液(ye)體(ti)和(he)蒸汽流量(liang)計量中被(bei)廣泛(fan)應(ying)用。特别(bie)是在天然(ran)氣計(ji)量交易過(guo)程中(zhong)，孔闆(pan)流量(liang)計的(de)應用占90%以上。爲此，針對(dui)孔(kong)闆計(ji)量方法(fa)形(xing)成一(yi)套天然(ran)氣流量(liang)計量标準(zhun)SY/T6143-1996［2］，目的(de)就是(shi)要按照标(biao)準要(yao)求安(an)裝孔闆計量設(she)備并(bing)規範(fan)操(cao)作(zuo)，把系(xi)統和(he)不(bu)确定性(xing)誤差(cha)控(kong)制(zhi)在允許的(de)範圍之内(nei)。
　　從集(ji)輸氣(qi)站計(ji)量的(de)角度(du)出發(fa)，重點(dian)闡(chan)述加強管理(li)和操(cao)作、提(ti)高計(ji)量精度的(de)方法，并(bing)以(yi)大嶺(ling)集輸氣站(zhan)3個管(guan)道用戶(hu)端爲研(yan)究對(dui)象(xiang)，在(zai)分析(xi)溫度(du)、壓(ya)力及壓(ya)差等各(ge)要(yao)素對(dui)流量影響的基(ji)礎上(shang)，定(ding)量研究各要(yao)素對計量(liang)精度(du)的(de)影(ying)響，以(yi)得到(dao)提高孔闆(pan)流量計計(ji)量精(jing)度的(de)方法。
1孔闆(pan)流量(liang)計的結構(gou)和測(ce)量原(yuan)理
　　孔(kong)闆流量(liang)計(ji)的結構相(xiang)對(dui)簡單，安(an)裝時在輸氣管(guan)道裏放(fang)入一個(ge)與管軸垂直的圓孔(kong)金(jin)屬闆(即(ji)孔闆)，作爲壓差(cha)計量(liang)的節(jie)流元(yuan)件，孔闆(pan)中(zhong)心要(yao)與管(guan)道中心線(xian)一緻，但(dan)根據孔闆裝置取壓方(fang)式的差異(yi)，分爲(wei)法蘭(lan)取壓孔闆(pan)(圖1)和角接取壓孔闆。不同的是(shi)法蘭取壓在孔闆上(shang)遊(you)和(he)下遊(you)各有一(yi)個(ge)放置(zhi)測壓(ya)管的(de)取壓(ya)孔，通(tong)過測(ce)壓管(guan)測出管(guan)道(dao)内上(shang)、下遊的壓(ya)力得出壓差，進而計(ji)算流量(liang);角接取(qu)壓孔闆可以單(dan)獨鑽孔取壓或(huo)環隙(xi)取壓，原理(li)與法蘭(lan)取壓孔闆相似。

D———測(ce)量管道内(nei)徑;d———工(gong)作條(tiao)件(jian)下孔闆(pan)開孔(kong)直徑;E———孔闆厚度(du);e———孔(kong)闆(pan)開孔(kong)厚度(du);lt———上遊(you)取壓(ya)孔間距;t2———下遊取(qu)壓孔間(jian)距;φ———取壓(ya)孔直徑(jing);F———孔(kong)闆斜(xie)角
　　天然氣流經(jing)孔闆(pan)時(shi)，流(liu)束局(ju)部收縮，流速加(jia)快，靜(jing)壓(ya)力(li)降低(di)，在孔闆前(qian)後形(xing)成壓(ya)差(cha)。孔(kong)闆的(de)流量測量(liang)以氣(qi)流的(de)流(liu)速越大(da)壓差就會(hui)越大(da)爲依(yi)據，它們之(zhi)間符(fu)合能量守(shou)恒定律和(he)流體(ti)連續性方程。李(li)長俊和張(zhang)永紅(hong)對天(tian)然氣(qi)流量(liang)計算進(jin)行了詳(xiang)細的(de)推(tui)導(dao)［3，4］，得到(dao)了天(tian)然氣體積(ji)流量Qn計算(suan)公：

　　其(qi)中，秒(miao)計(ji)量(liang)系數(shu)An(3.1794×10－6)、流出(chu)系數(shu)C、漸進速度系數E、孔闆(pan)開孔(kong)直徑d、超壓(ya)縮因(yin)子FZ和(he)流動(dong)溫度系(xi)數(shu)FT均可看作常數(shu);p1爲孔(kong)闆上(shang)遊絕對靜(jing)壓;Δp爲孔闆前後(hou)壓差(cha);FG爲(wei)相(xiang)對密(mi)度系數;ε爲可膨(peng)脹系數(shu)。可(ke)以看出，氣體的(de)體積(ji)流量(liang)與(yu)d、p1和(he)Δp有關。
2影響(xiang)流(liu)量(liang)計量(liang)的因素
　　對(dui)集輸氣站(zhan)來說(shuo)，計量(liang)因素主(zhu)要受控(kong)于計(ji)量(liang)設備、氣(qi)源性質和(he)輸氣(qi)條件。其中計量(liang)設備的(de)影響誤(wu)差相(xiang)對固定，且(qie)在允許(xu)範圍之(zhi)内。氣(qi)源(yuan)性質包(bao)括密度、壓(ya)縮因(yin)子等(deng)受氣體差(cha)異和含飽和水(shui)(油)的(de)影響，隻要(yao)加強(qiang)管理、規範(fan)操作(zuo)、準确掌握(wo)其密度變(bian)化并做好(hao)氣(qi)液(ye)分離(li)，這類誤差(cha)也能(neng)得到(dao)有效控制(zhi)。這樣(yang)式(shi)(1)可(ke)以進(jin)一步(bu)簡(jian)化爲:
其(qi)中，Kn爲孔(kong)闆流量計常(chang)規(gui)參(can)數修(xiu)正系數，

　　基于大(da)嶺集(ji)輸(shu)氣(qi)站的(de)工作(zuo)經(jing)驗，結合(he)輸氣(qi)計量的溫(wen)度、壓力、壓(ya)差和(he)流量(liang)數(shu)據進行(hang)研究。大嶺(ling)集輸氣站(zhan)2010年建(jian)成并(bing)投産(chan)，設計(ji)輸氣(qi)能力每(mei)天254萬方(fang)，氣源(yuan)來自(zi)八屋(wu)氣站(zhan)，2016年供(gong)氣用(yong)戶3個(ge)，其中(zhong)高壓(ya)部分經分(fen)離器(qi)過濾直(zhi)接(jie)供給(gei)吉林銷(xiao)售(shou)CNG大嶺(ling)站，另一部分經(jing)分離(li)器(qi)過濾、水(shui)套爐和調(diao)壓撬(qiao)調壓(ya)後供(gong)給長(zhang)燃和長(zhang)天(tian)，夏天最低日輸(shu)氣5萬(wan)方，冬季(ji)最(zui)高日(ri)輸氣(qi)88萬方(fang)，全年(nian)外輸(shu)天(tian)然氣近(jin)2億方(fang)，承擔着分(fen)公司近(jin)三(san)分之(zhi)一的(de)輸氣任務(wu)。下面(mian)以CNG、長(zhang)天和(he)長燃(ran)供(gong)氣(qi)用戶(hu)(管道公稱直徑分别(bie)爲100、150、200mm)爲(wei)例進(jin)行說明。
2.1不(bu)同孔闆結構(gou)對Kn的影(ying)響
　　選取(qu)CNG、長(zhang)天和(he)長燃用戶(hu)用氣(qi)穩定(ding)時(shi)間(jian)段的(de)輸氣(qi)數據(ju)進行(hang)分析(xi)，以天然氣體積(ji)流量Qn爲縱(zong)坐标，溫壓梯度(du)變化參數3600′爲橫(heng)坐标，得(de)出(chu)3個用戶計(ji)量設備的(de)Kn'存在(zai)差異(Kn'=Kn/3600)，經拟(ni)合發現(圖2、表1)，在(zai)不同條(tiao)件(jian)下，CNG用(yong)戶Kn'值(zhi)誤差(cha)小于(yu)2%，長天(tian)用(yong)戶(hu)Kn'值誤(wu)差小于(yu)3%，長燃用(yong)戶Kn'值誤差(cha)小于(yu)5%，可以(yi)明(ming)确(que)的是(shi)輸氣壓(ya)力越高(gao)流量(liang)波動越小(xiao)，Kn'值誤差就(jiu)越小(xiao)，Kn值誤差也就越(yue)小。但從誤差範(fan)圍看(kan)，一套标準(zhun)計量設備(bei)引起(qi)的計(ji)量誤差在(zai)允許(xu)範(fan)圍(wei)内。因此，集(ji)輸氣(qi)站可(ke)通過計算不同(tong)管道孔闆(pan)計量(liang)的Kn，簡化生(sheng)産過程中(zhong)的流量計(ji)算過(guo)程，從(cong)而結(jie)合輸(shu)氣(qi)任務動(dong)态地做(zuo)好(hao)計量(liang)操作(zuo)，完成(cheng)輸氣(qi)任務。


2.2溫(wen)度、壓(ya)力和(he)壓差(cha)對輸(shu)氣計(ji)量的影響(xiang)
　　同一計量(liang)設備常數(shu)Kn一(yi)定，對流(liu)量有(you)影(ying)響(xiang)的有(you)溫度(du)、壓(ya)力和壓(ya)差3個(ge)參數(shu)。表2列出了同一用戶(hu)計量過程中兩個參(can)數(shu)相同另(ling)一個不同(tong)時的(de)流量(liang)變化，可以(yi)看出，當兩個參(can)數相(xiang)同時，溫度(du)變化對流(liu)量的(de)改變(bian)是有限的(de)，而壓(ya)力和(he)壓差(cha)的波(bo)動對流量(liang)的影響比(bi)較大。對于高壓外輸(shu)用戶CNG來(lai)說，進站壓力受氣源供(gong)氣與(yu)站内輸氣(qi)的雙(shuang)重影(ying)響，波(bo)動較(jiao)大，但(dan)它與(yu)壓差(cha)共同(tong)影響(xiang)着流量，是高壓(ya)外輸用戶(hu)最主(zhu)要的兩個參數(shu);而對(dui)于(yu)調壓外(wai)輸用戶長天和(he)長燃來(lai)說，由于(yu)有調壓撬進行壓力(li)調節，因此(ci)壓力波動範圍顯著變(bian)小(xiao)，這樣(yang)壓差(cha)就成爲了(le)反映(ying)流量的最(zui)主要參數(shu)。

3根據(ju)壓差選擇合适(shi)的量程
　　對(dui)集輸(shu)氣站來說，除了(le)加強(qiang)管(guan)理(li)和規範操(cao)作外，結合(he)壓差選(xuan)擇(ze)好孔(kong)闆的(de)量(liang)程成爲(wei)提高孔闆(pan)流量(liang)計計量(liang)精度的(de)關鍵(jian)。在輸(shu)氣過(guo)程中(zhong)，用戶在不(bu)同時(shi)間段(duan)和不同季(ji)節的用氣(qi)需求(qiu)是(shi)變(bian)化的(de)，更換(huan)孔闆的方(fang)法比(bi)較直(zhi)接。但(dan)是如(ru)果(guo)需(xu)要經(jing)常更(geng)換(huan)，會(hui)因孔(kong)闆有(you)限和頻繁(fan)操作而不(bu)現實，并且更(geng)換孔闆(pan)的過程就(jiu)會影(ying)響計(ji)量精度，這(zhe)時就(jiu)要(yao)考慮調(diao)節計(ji)量量程，具(ju)體方法有(you)以下兩種(zhong)。
3.1選(xuan)取合适(shi)的孔闆量(liang)程
　　對(dui)于CNG高壓外輸用(yong)戶，從表1數(shu)據來(lai)看，最(zui)大壓(ya)差爲(wei)22kPa，但在選擇(ze)壓差(cha)量程(cheng)時(shi)，不(bu)能完(wan)全以統計的最(zui)大壓差爲依據(ju)，因爲外輸(shu)壓力的變(bian)化不受集(ji)輸氣站(zhan)控(kong)制，需(xu)要根(gen)據(ju)具體情(qing)況進(jin)一(yi)步(bu)計算(suan)，如最大瞬(shun)時流(liu)量值(zhi)爲(wei)15000m3/h，但(dan)進站壓力(li)爲1.5、5.4MPa時(shi)，最大(da)壓差分(fen)别(bie)爲73、20kPa(實際統(tong)計(ji)數(shu)據)，考(kao)慮到(dao)數(shu)據的有(you)限性，因(yin)此最大(da)壓差量程(cheng)範圍(wei)選擇(ze)0～100kPa爲(wei)宜(yi)。對于(yu)低壓用戶來說(shuo)，以長(zhang)天(tian)爲(wei)例，當(dang)最大瞬時(shi)流量(liang)爲15000m3/h，進(jin)站壓力爲(wei)0.7、1.2MPa時，最(zui)大壓(ya)差分(fen)别爲(wei)36、18kPa(實(shi)際統計(ji)數據(ju))，最(zui)大(da)壓差量程(cheng)範(fan)圍爲0～60kPa即(ji)可滿足(zu);當最大(da)瞬時流量爲23000m3/h，進(jin)站壓力爲0.8、1.1MPa時，最(zui)大壓差分别爲(wei)80、52kPa(實際(ji)統(tong)計數據(ju))，最大壓差量程(cheng)範圍(wei)爲0～100kPa即可滿(man)足。
3.2動(dong)态調節孔(kong)闆量程範(fan)圍
　　當(dang)集輸(shu)氣站(zhan)某一(yi)時期輸氣(qi)量減(jian)少或(huo)加大(da)，更換(huan)孔闆(pan)又不現實(shi)時，可以考慮動(dong)态調節孔(kong)闆量程。
　　如(ru)長燃(ran)用戶(hu)，原最大壓(ya)差Δp1設(she)定爲(wei)100kPa，由于用氣(qi)淡季到(dao)來(lai)，持續(xu)一段(duan)時(shi)間内最(zui)大流量不(bu)超過18000m3/h，溫度(du)爲5～12℃、壓力爲(wei)0.9～1.0MPa，壓差不(bu)大于42kPa，爲(wei)了計量準确，将(jiang)最大(da)壓差調整爲70kPa就能(neng)滿足要(yao)求。同時(shi)要(yao)校驗儀表(biao)，使它符合(he)JB/T10564-2006［5］的規定(ding)，最(zui)大流(liu)量Qn1爲(wei)30000m3/h，壓差需降(jiang)爲70kPa，最大流(liu)量需(xu)降爲(wei)25000m3/h。由Δp1/Δp2=(Qn1/Qn2)2(Δp2爲實際(ji)最大壓差(cha))可知最大(da)壓(ya)差降爲(wei)70kPa時，實際最大流(liu)量Qn2'=25100m3/h，這時模拟電(dian)流值應滿足25100/25000=(20－4)/(In2'－4)，In2'的值爲(wei)19.94mA，即在電流(liu)信号記(ji)錄儀制式爲(wei)4～20mA的情況下(xia)，原參數爲(wei)20mA時，每(mei)小時(shi)走字(zi)1000個，調(diao)整後(hou)爲(wei)19.94mA走(zou)字1000個(ge)，但積算(suan)儀滿刻(ke)度爲(wei)20mA，就需(xu)計算(suan)出調(diao)整後20mA對應(ying)的走字數(shu)爲每(mei)小時(shi)1004字，作爲校(xiao)驗儀表(biao)的參考(kao)［6］，即(20－4)/(19.94－4)=Sn2/1000(Sn2爲積算儀滿(man)刻度時(shi)走(zou)的字(zi)數)。
4結(jie)束(shu)語
　　在集(ji)輸氣站(zhan)計量過程中，要想(xiang)提高(gao)孔闆(pan)流量計的計量精度(du)，就要(yao)加強管理(li)并規(gui)範操(cao)作(zuo)。除了按(an)照标(biao)準(zhun)進行孔闆計(ji)量設備的(de)安裝并做(zuo)好維(wei)護和(he)運行外，還(hai)要做好(hao)孔(kong)闆計(ji)量的科(ke)學操作(zuo)，正确使用(yong)孔闆(pan)流量(liang)計。
　　管(guan)理和(he)操作(zuo)上(shang)要重視(shi)對氣(qi)源(yuan)的(de)掌握(wo)和跟(gen)蹤(zong)，不同氣(qi)田的(de)天然氣密(mi)度存(cun)在(zai)差異，集輸氣(qi)站氣源不(bu)單一(yi)時(shi)，輸(shu)氣密(mi)度不能(neng)保持長(zhang)期穩(wen)定(ding)不(bu)變，因(yin)此，建(jian)議集輸氣(qi)站要建立(li)氣樣(yang)取樣(yang)台(tai)賬記錄(lu)和規(gui)範(fan)要(yao)求，定(ding)期根(gen)據(ju)實(shi)測校(xiao)正天然氣(qi)密度。同時(shi)，加強分離(li)器的使用和保(bao)養，做(zuo)好排液，确(que)保氣水(油(you))進站後能(neng)夠(gou)有效分(fen)離，避(bi)免因(yin)天然(ran)氣中含(han)有飽和(he)水造(zao)成的(de)計量(liang)誤差。計(ji)量上要(yao)做好技(ji)術(shu)調控，對于(yu)高壓(ya)外輸(shu)用戶要重(zhong)點考(kao)慮壓(ya)力和壓差(cha)兩個因素(su)，同時(shi)壓差量程(cheng)選取(qu)時要充(chong)分(fen)考慮(lü)到壓(ya)力波動的(de)影響(xiang)。對(dui)于(yu)低壓(ya)外輸(shu)用戶(hu)，因爲(wei)壓力波(bo)動(dong)範圍小，壓(ya)差爲(wei)最主(zhu)要因素(su)，最(zui)大壓(ya)差變化(hua)在量程(cheng)合理範(fan)圍(wei)即可。總之(zhi)，從提(ti)高集(ji)輸氣站(zhan)操(cao)作計(ji)量精(jing)度(du)來看，要(yao)充分考(kao)慮(lü)高壓外輸(shu)和(he)低壓外(wai)輸用戶的區别(bie)，加強(qiang)管(guan)理，規範(fan)操作，科學(xue)選擇壓差(cha)量程，使集(ji)輸氣(qi)站的(de)孔闆計量(liang)更加精确(que)。

以上(shang)内容(rong)源于(yu)網絡(luo)，如有侵權(quan)聯系即(ji)删除!