標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)石油化工行業(yè)測(cè)量蒸汽，天然氣行業(yè)中使用最多，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。
標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)選型及優(yōu)缺點(diǎn)
1. 孔板流量計(jì)計(jì)量儀表選型
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 17 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，最常見的有兩種類型: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)和高級(jí)孔板流量計(jì)（高級(jí)孔板閥）。優(yōu)點(diǎn):原理簡明，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;孔板為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件,標(biāo)定方便 簡單。缺點(diǎn):量程比小,一般為3：1-5：1;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,占地面積大。
1. 計(jì)量儀表誤差
采用標(biāo)準(zhǔn)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)量儀表精度的主要因素,有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，孔板彎曲造成的 最大誤差為3.5%?？装灏惭b盡管安裝規(guī)范一般都能夠掌握，但 有些細(xì)節(jié)往往沒有引起重視，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,差壓無法順利傳導(dǎo);平衡器安裝水平精度低,
| 年度 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 | 月均/% |
| 2013 | 12 | 5 | 7 | 2 | 8 | 7 | 6 | 9 | 7 | 8 | 2 | 7 | 4.27 |
| 2014 | 5 | 6 | 4 | 6 | 9 | 7 | 6 | 7 | 5 | 3 | 5 | 2 | 3.47 |
| 2015 | 4 | 2 | 7 | 4 | 2.72 |
三、效果
自取消長期以來的計(jì)劃檢修模式改為實(shí)行點(diǎn)檢定修制以 來，公司各類真空泵（組）定期點(diǎn)檢計(jì)劃執(zhí)行率100%,各類故障 檢修準(zhǔn)確及時(shí)。各類真空泵（組）故障率與2011年前相比明顯下 降。2013年以來持續(xù)改進(jìn)，繼續(xù)呈下降趨勢(shì)（表1）。
2013年度月均4.27%,2014年度月均3.47%,2015年1季 度2.72%,各類真空泵月均故障率逐漸下降，避免了過修、失修 現(xiàn)象,有效地減少了浪費(fèi)。與此同時(shí)，運(yùn)行及檢修人員全員參與 真空設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)，有力地保證了所轄設(shè)備的工作狀態(tài)處 于最佳，為工藝系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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)6=0.7,突出物位于孔板上游管徑2倍時(shí)，產(chǎn)生 誤差最大;若突出物位于孔板上游處,誤差為16%~50%o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)問題 弓I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)流引起的誤差最大可達(dá)20%~30%o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,有可能超過所選儀表的量程, 從而引起誤差。同時(shí)，城市用氣而無調(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)條件弓I起的誤差
天然氣從地層中采出來,雖然經(jīng)過分離、除塵或過濾,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 胃的增加而減少，在0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0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，以獲得最佳的計(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、氣體組成的變化沒有自動(dòng)補(bǔ)償?shù)?，也是引?天然氣計(jì)量誤差的原因。特別是管道泄漏弓I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小(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 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)在長期運(yùn)行過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：輸氣管道和部件長期暴露于酸性氣體環(huán)境 中，造成硫化氫腐蝕;天然氣中的HR、COz等酸性氣體和H2O、 02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、 消除標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)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度的直管段，一般應(yīng)至少前30 Do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?？?板入口端面必須與管道線垂直，其偏差不能超過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)3值應(yīng)在0.2-0.75,角接取壓時(shí)5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 體,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, 使Ap 8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)的上傳及流置計(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?？刂剖覂?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。 MV146-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)通過槽架背板傳 給MV146-AFC,完成流量的計(jì)算后再通過背板將結(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、 標(biāo)準(zhǔn)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)