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                      如何提高孔板流量计计量精度
                      发布时间2019-04-25

                      摘要从集输气站孔板流量计计量操作的角度出发在分析孔板流量计压差计量和流量测量原理的基础上结合仪表温度压力及压差等对流量的影响阐述操作过程中应重视压力和压差对高压外输用户的影响以及压差对低压外输用户计量精度的影响通过科学选取合适的压差量程提高输气计量精度减少不必要的损失实现计量创效的目的
                      孔板流量计由一次装置(孔板取压装置和前后直管段)和二次仪表(温度传感器压力变送器差压变送器流量计)构成1ݡ一次装置即节流装置;二次仪表即流量运算装置压力和差压变送器分别将节流装置中的压力和压差信号转换成标准直流电流420mA信号温度传感器将通过节流装置的流体温度转换成电阻信号流量积算仪将前三者信号进行充分运算得出计量流量
                      由于孔板流量计工序简单计量可靠而?#39029;?#26412;不高在气体液体和蒸汽流量计量中被广泛应用特别是在天然气计量交易过程中孔板流量计的应用占90%以上为此针对孔板计量方法形成一套天然气流量计量标准SY/T6143-19962ݣ目的就是要按照标准要求安装孔板计量设备并规范操作把?#20302;?#21644;不?#33539;?#24615;误差控制在?#24066;?#30340;?#27573;?#20043;内
                      从集输气站计量的角度出发重点阐述加强管理和操作提高计量精度的方法并以大岭集输气站3个管道用户端为研究对象在分析温度压力及压差等各要素对流量影响的基础上定量研究各要素对计量精度的影响以得到提高孔板流量计计量精度的方法
                      1孔板流量计的结构和测量原理
                      孔板流量计的结构相对简单安装时在输气管道里放入一个与管轴垂直的圆孔金属板(即孔板)作为压差计量的节流元件孔板中心要与管道中心线一致但根据孔板装置取压方式的差异分为法兰取压孔板(图1)和角接取压孔板不同的是法兰取压在孔板上游和下游各有一个放置测压管的取压孔通过测压管测出管道内上下游的压力得出压差进而计算流量;角接取压孔板可以单独钻孔取压或环?#24230;?#21387;原理与法兰取压孔板相似
                      孔板流量计法兰取压孔板结构图
                      D测量管道内径;d工作条件下孔板开孔直径;E孔板厚度;e孔板开孔厚度;lt上游取压孔间距;t2下游取压孔间距;ա取压孔直径;F孔板斜角
                      天然气流经孔板时流束局部收缩流速加快静压力降低在孔板前后形成压差孔板的流量测量以气流的流速越大压差就会越大为依据它们之间符合能量守恒定律和流体连续性方程李长俊和张永红对天然气流量计算进行了详细的推导34ݣ得到了天然气体积流量Qn计算公

                      其中秒计量系数An(3.1794106)流出系数C渐进速度系数E孔板开孔直径d超压缩因子FZ和流动温度系数FT均可看作常数;p1为孔板上游绝对静压;p为孔板前后压差;FG为相对密度系数;为可膨胀系数可以看出气体的体积流量与dp1和p有关
                      2影响流量计量的因素
                      对集输气站?#27492;担?#35745;量因素主要受控于计量设备气源性质和输气条件其中计量设备的影响误差相对固定且在?#24066;段?#20043;内气源性质包括密度压缩因子等受气体差异和含饱和水(油)的影响只要加强管理规范操作准确掌握其密度变化并做好气液分离这类误差也能得到有效控制这样式(1)可以进一步简化为:
                      其中Kn为孔板流量计常规参数修正系数


                      基于大岭集输气站的工作经验结合输气计量的温度压力压差和流量数据进行研究大岭集输气站2010年建成并投产设计输气能力每天254万方气源来?#22253;?#23627;气站2016年供气用户3个其中高压部分经分离器过滤直接供给吉林销售CNG大岭站另一部分经分离器过滤水套炉和调压?#35828;?#21387;后供给长燃和长天夏天最低日输气5万方冬季最高日输气88万方全年外输天然气近2亿方承担着分公司近三分之一的输气任务下面以CNG长天和长燃供气用户(管道公称直径分别为100150200mm)为例进行?#24471;?br /> 2.1不同孔板结构对Kn的影响
                      选取CNG长天和长燃用户用气稳定时间段的输气数据进行分析以天然气体积流量Qn为纵坐标温压梯度变化参数3600为横坐标得出3个用户计量设备的Kn'存在差异(Kn'=Kn/3600)经拟合发现(图2表1)在不同条件下CNG用户Kn'值误差小于2%长天用户Kn'值误差小于3%长燃用户Kn'值误差小于5%可以明确的是输气压力越高流量波动越小Kn'值误差就越小Kn值误差也就越小但从误差?#27573;?#30475;一套标准计量设备引起的计量误差在?#24066;段?#20869;因此集输气站可通过计算不同管道孔板计量的Kn简化生产过程中的流量计算过程从而结合输气任务动态地做好计量操作完成输气任务
                      孔板流量计流量与温压梯度变化参数关?#20302;? width=

                      2.2温度压力和压差对输气计量的影响
                      同一计量设备常数Kn一定对流量有影响的有温度压力和压差3个参数表2列出?#36865;?#19968;用户计量过程中两个参数相同另一个不同时的流量变化可以看出当两个参数相同时温度变化对流量的改变是有限的而压力和压差的波动对流量的影响比较大对于高压外输用户CNG?#27492;担?#36827;站压力受气?#22402;?#27668;与站内输气的双重影响波动较大但它与压差共同影响着流量是高压外输用户最主要的两个参数;而对于调压外输用户长天和长燃?#27492;担?#30001;于有调压撬进行压力调节因此压力波动?#27573;?#26174;著变小这样压差就成为了?#20174;?#27969;量的最主要参数

                      3根据压差选择合适的量程
                      对集输气站?#27492;担?#38500;了加强管理和规范操作外结合压差选择好孔板的量程成为提高孔板流量计计量精度的关键在输气过程中用户在不同时间段和不同季节的用气需求是变化的更换孔板的方法比?#29616;?#25509;但是如果需要经常更换会因孔板有限和频繁操作而不?#36136;担?#24182;且更换孔板的过程就会影响计量精度这时就要考虑调节计量量程具体方法有以下两种
                      3.1选取合适的孔板量程
                      对于CNG高压外输用户从表1数据来看最大压差为22kPa但在选择压差量程时不能完全以统计的最大压差为依据因为外输压力的变化不受集输气站控制需要根据具体情况进一步计算如最大瞬时流量值为15000m3/h但进站压力为1.55.4MPa时最大压差分别为7320kPa(?#23548;?#32479;计数据)考虑到数据的有限性因此最大压差量程?#27573;?#36873;择0100kPa为宜对于低压用户?#27492;担?#20197;长天为例当最大瞬时流量为15000m3/h进站压力为0.71.2MPa时最大压差分别为3618kPa(?#23548;?#32479;计数据)最大压差量程?#27573;?#20026;060kPa即可满足;当最大瞬时流量为23000m3/h进站压力为0.81.1MPa时最大压差分别为8052kPa(?#23548;?#32479;计数据)最大压差量程?#27573;?#20026;0100kPa即可满足
                      3.2动态调节孔板量程?#27573;?br /> 当集输气站某一时期输气量减少或加大更换孔板又不?#36136;?#26102;可以考虑动态调节孔板量程
                      如长燃用户原最大压差p1设定为100kPa由于用气淡季到来?#20013;?#19968;段时间内最大流量不超过18000m3/h温度为512桢压力为0.91.0MPa压差不大于42kPa为了计?#23380;?#30830;将最大压差调整为70kPa就能满足要求同时要校验仪表使它符合JB/T10564-20065的规定最大流量Qn1为30000m3/h压差需降为70kPa最大流量需降为25000m3/h由p1/p2=(Qn1/Qn2)2(p2为?#23548;首?#22823;压差)可知最大压差降为70kPa时?#23548;首?#22823;流量Qn2'=25100m3/h这时模拟电流值应满足25100/25000=(204)/(In2'4)In2'的值为19.94mA即在电流信号记录仪制式为420mA的情况下原参数为20mA时每小时走字1000个调整后为19.94mA走字1000个但积算仪满刻度为20mA就需计算出调整后20mA对应的走?#36136;?#20026;每小时1004字作为校验仪表的参考6ݣ即(204)/(19.944)=Sn2/1000(Sn2为积算仪满刻度时走的?#36136;?
                      4结束语
                      在集输气站计量过程中要想提高孔板流量计的计量精度就要加强管理并规范操作除了按照标准进行孔板计量设备的安?#23433;?#20570;好维护和运行外还要做好孔板计量的科学操作正确使用孔板流量计
                      管理和操作上要重视对气源的掌握和跟踪不同气田的天然气密度存在差异集输气站气源不单一时输气密度不能保持长期稳定不变因此建议集输气站要建立气样取样台账记录和规范要求定期根据实测校正天然气密度同时加强分离器的使用和保养做好排液确保气水(油)进站后能够有效分离避免因天然气中含有饱和水造成的计量误差计量上要做好技术调控对于高压外输用户要重点考虑压力和压差两个因素同时压差量程选取时要充分考虑到压力波动的影响对于低压外输用户因为压力波动?#27573;?#23567;压差为最主要因素最大压差变化在量程合理?#27573;?#21363;可总之从提高集输气站操作计量精度来看要充分考虑高压外输和低压外输用户的区别加强管理规范操作科学选择压差量程使集输气站的孔板计量更加精确

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