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孔板流量計(jì)在天然氣計(jì)量中的誤差原因分析

更新時(shí)間:2021-07-15   點(diǎn)擊次數(shù):1156次

       摘要:通常孔板流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度能夠滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求,但在實(shí)際使用中,由于節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用不符合標(biāo)準(zhǔn)要求等原因,影響了流量的測(cè)量準(zhǔn)確度。通過對(duì)孔板節(jié)流裝置測(cè)量原理、安裝要求、儀表的選擇等因素的分析,指出影響孔板流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的根本因素是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動(dòng)狀態(tài)是否偏離設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。只有使流量計(jì)在正確的工況下運(yùn)行,才能減少計(jì)量誤差,確保計(jì)量準(zhǔn)確度。

       天然氣計(jì)量中,使用最多的是孔板流量計(jì),它由節(jié)流裝置、導(dǎo)壓管、差壓計(jì)、壓力計(jì)和溫度計(jì)等組成。正常情況下,它的測(cè)量準(zhǔn)確度能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和石油部標(biāo)準(zhǔn)的要求。但在實(shí)際工作中,由于節(jié)流裝置設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用不符合標(biāo)準(zhǔn)要求,參數(shù)選擇不當(dāng),用戶負(fù)荷變化,人工取值不準(zhǔn)等原因,都不同程度地影響著流量測(cè)量的準(zhǔn)確度。因此,找出孔板流量計(jì)測(cè)量誤差產(chǎn)生的原因及解決辦法是關(guān)系到計(jì)量準(zhǔn)確的重要工作。

1 節(jié)流裝置

1.1孔板制造及安裝

       采用孔板流量計(jì)時(shí),對(duì)孔板加工的技術(shù)要求十分嚴(yán)格,必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或部頒標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,否則,會(huì)給天然氣流量測(cè)量結(jié)果帶來誤差。

     (1)孔板偏心:實(shí)驗(yàn)表明,孔板偏心引起的計(jì)量誤差一般在2%以內(nèi),孔徑比β值愈高,偏心率影響愈大,所以,應(yīng)避免采用β值高的孔板。

     (2)孔板彎曲:由于安裝或維修不當(dāng),使孔板發(fā)生彎曲或變形,導(dǎo)致流量測(cè)量誤差較大。在法蘭取壓的孔板上進(jìn)行測(cè)試結(jié)果,孔板彎曲產(chǎn)生的最大誤差約為3.5%。

    (3)節(jié)流裝置內(nèi)突出物:節(jié)流裝置中伸入管內(nèi)的墊片、焊縫等也會(huì)使流量測(cè)量產(chǎn)生一定的誤差,誤差大小與突出物的位置、孔板與突出物的距離以及突出高度有關(guān)。試驗(yàn)證明,當(dāng)β=0.7,突出物體位于孔板上游2倍管徑處時(shí),產(chǎn)生的誤差最大;若突出物位于上游孔板處,誤差為16%~50%,若將突出物位于孔板下游時(shí),對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響要小些。

1.2 提高計(jì)量準(zhǔn)確度途徑

    (1)管道要求:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)計(jì)量管長(zhǎng)度、直管、圓度和內(nèi)表面粗糙度等都有嚴(yán)格的技術(shù)要求。當(dāng)計(jì)量管最小長(zhǎng)度不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí),會(huì)給流量測(cè)量結(jié)果帶來偏差,其大小與孔徑比β和雷諾數(shù)有關(guān),所以必須在孔板前面的直管上安裝整流器,才能保證計(jì)量準(zhǔn)確度。

    (2)安裝要求:孔板入口端面必須與管道軸線垂直,其偏差不能超過1度。安裝孔板時(shí)要注意裝入管道的方向,嚴(yán)禁反裝,必須符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同軸度公差的要求。法蘭、孔板與取壓裝置之間的密封墊片厚度不得大于0.03D。墊片的安裝不得突入直管段內(nèi)或取壓裝置內(nèi)腔,不得擋住取壓口及引起取壓位置的改變。新建站場(chǎng)必須在管道吹掃并運(yùn)行幾天后,再將孔板安裝到節(jié)流裝置上,以免孔板被氣體中的液、固體雜質(zhì)損傷或污染。

2 儀表選擇

       要正確選擇與使用差壓計(jì),差壓計(jì)量程過大,流量較小,差壓計(jì)工作在30%以下,會(huì)大大降低流量測(cè)量準(zhǔn)確度,當(dāng)計(jì)量流量減小后,要及時(shí)更換差壓計(jì)的量程彈簧或孔板規(guī)格,否則,差壓誤差會(huì)成倍增加。

       在選擇儀表差壓值時(shí),既要考慮孔徑比β,又要使經(jīng)過孔板壓力損失后的壓力能滿足生產(chǎn)需要。法蘭取壓β值應(yīng)在0.15~0.7之間,這樣既可保證計(jì)量準(zhǔn)確度,又可以減少壓力損失。

3 脈動(dòng)流的影響

    (1)脈動(dòng)流的起因。管道中氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化,造成脈動(dòng)流,它能引起差壓的波動(dòng),使記錄曲線變成一個(gè)寬帶。①天然氣井若為氣水同產(chǎn),這些井的計(jì)量差壓均發(fā)生波動(dòng);②長(zhǎng)輸管道或氣田管道積液造成計(jì)量差壓波動(dòng);③天然氣壓縮機(jī)的使用使計(jì)量差壓發(fā)生波動(dòng);④氣井之間的壓力干擾造成的差壓波動(dòng);⑤用戶用氣不均衡,氣量在瞬間發(fā)生急劇變化,供氣調(diào)壓閥突然開大或關(guān)小也會(huì)導(dǎo)致差壓波動(dòng)。

    (2)抑制脈動(dòng)流的方法。①消除或遠(yuǎn)離脈動(dòng)源:采取控水采氣;采用高效分離器,加強(qiáng)氣水分離;對(duì)積存在計(jì)量管段、導(dǎo)壓管、流量計(jì)高低壓波紋管室中及管道中的凝析液應(yīng)及時(shí)吹掃或清管。②控制計(jì)量管段下流閥:實(shí)踐證明,控制下流閥對(duì)各類脈動(dòng)源引起的差壓波動(dòng)都有抑制作用。③加裝緩沖罐:可在測(cè)量管段前加裝緩沖罐,可儲(chǔ)存和釋放氣體的能量,有效地平抑各種脈動(dòng)源引起的差壓波動(dòng),也可設(shè)置專門的脈動(dòng)衰減器。④提高差壓和孔徑比β:對(duì)于同一條計(jì)量管道,若要提高差壓,就要降低孔板直徑,使孔徑比β降低,為了使差壓和孔徑終都提高,必須相應(yīng)減小計(jì)量管管徑。⑤安裝調(diào)壓閥:在測(cè)量點(diǎn)前入口處加裝調(diào)壓閥,穩(wěn)定輸出壓力,可有效地減少脈動(dòng)現(xiàn)象對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響。

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