孔板流量計選型（xíng）優缺點及產生誤差原因與日常維護

 一、引（yǐn）言  
孔板流（liú）量計是天然（rán）氣行業中使用*多，並已標（biāo）準化的檢測元件，在嚴（yán）格按（àn）標準製造、安裝和使（shǐ）用的條（tiáo）件下，無需進（jìn）行實流檢定，也能在已知的不（bú）確定度範圍內進行流量測量。這一突（tū）出的優點使孔板流量（liàng）計在今後一定時期內，天然氣生產與貿易計量中仍然會大量采用孔板流量計，其在實際（jì）應用中需要規範操作、嚴格管理才能確保（bǎo）計量的有效和準確（què），孔板流量計產品有哪些優缺點，以及在使用過程中產生誤差的（de）原因有哪些？通過閱讀本文（wén）可以對於孔板流量計在實際應用（yòng）及日常（cháng）管理中的注（zhù）意事（shì）項有一個大體的了解。
二、孔板流量計的選型及優缺點  
1.孔板流量計計量儀表（biǎo）選型  
孔板流量（liàng）計由節流（liú）裝置、導壓管路係統、差壓計組成，具有結構簡單、製（zhì）造容易，安裝、使用和維護方便，可靠性高等特點。一般（bān）正常情況下，其測（cè）量準確度能滿足GB /T 2624-1993(流量測量節流裝置用孔板（bǎn）、噴嘴和（hé）文丘裏管測量充滿圓管的流體流量(替（tì）代GB 2624-1981))和石油（yóu）部SYL 04-1983(天然氣流量測量的標準孔板計量方法（fǎ），升級為SY/T 6143-1996)標準（zhǔn）的要求。使用孔板流量計時各計量點的主要區別在於（yú）二次儀（yí）表的選型配製，*常見的有（yǒu）兩種類型:一是采用雙波紋管差壓計記錄靜壓、差壓，求出靜壓和差壓的全天平（píng）均值，玻璃棒溫度計測量溫度，人工（gōng）采樣（yàng）的（de）平均（jun1）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算儀，實現天然氣（qì）流量測量和計算的自動控製（zhì）及（jí）管理。雙波紋管差（chà）壓、靜壓記錄儀（yí）和玻璃棒溫度計是機械式熱工（gōng）儀（yí）表，準確度差;並且需要人（rén）工求積來計算小時、日平均值、累積值，人為涉及的因素太多，天然氣的流量計算無法嚴格按照標準（zhǔn）執行;而（ér）智能變送（sòng）器則可以實（shí）現在線實（shí）時檢測積（jī）算，完全（quán）符合標準規（guī）定的數學模型和計（jì）算方（fāng）法。

2.孔板流量計優缺點  
孔板流量計按照是否可（kě）以帶壓（yā）更（gèng）換孔板，分為一體式孔板流量計和高級孔板流量計（jì）(高級孔板閥)。優點:原理（lǐ）簡明，應（yīng）用技術成熟，容易掌握;適應（yīng）性強，更換孔（kǒng）板即可實（shí）現不同流量的測量;性能穩定可靠，使（shǐ）用壽命長;孔板為標準節流件，標定方便（biàn）簡單。缺點:量程比小，一般為3:1-5:1;壓力（lì）損（sǔn）失較大;計量準確度受影響因素較多;前後直管段要求長，占（zhàn）地麵積大。
三、引起孔（kǒng）板計誤差的主要因素
1.計量儀表誤差（chà）
采用孔板流量計，對孔板加工（gōng）的技術要求十分（fèn）嚴格（gé），必須符（fú）合GB 2624-1981或SY/1' 6143-2003(用孔板流量計測量天然（rán）氣流量)標準中的規定，否則，會給天然氣流量測量結果帶來很大的誤差。孔板的偏心和彎曲是孔板的製造安裝和使用中影響計量儀表精（jīng）度的主要因素，有關實驗表（biǎo）明，孔板彎曲造成的*大誤差為3.5%。孔板安裝（zhuāng）盡管安裝規範一般都能夠（gòu）掌握，但有些細節（jiē）往往沒有引起重視，導致較大的計量誤差。如密（mì）封墊片（piàn）內孔（kǒng）未按環（huán）室尺寸加工，墊片伸出環（huán）室，幹擾流體穩定流動:導壓管走向不合理，差壓無（wú）法順利（lì）傳導（dǎo）;平衡器安裝水平精度低，直接產生（shēng）計量誤差等。
2.節流裝置的突（tū）出物  
節（jiē）流裝置（zhì）中伸人（rén）管內的墊（diàn）片、焊縫等也會引起測量誤差，誤差大小與（yǔ）突出物位置、孔板與突出物的距離以及突出等有關。有關實驗表明，當刀（dāo）=0.7，突出物（wù）位（wèi）於孔板上遊管徑2倍時，產生誤差*大;若突出物（wù）位於孔板上遊（yóu）處，誤差為16%-50%。若位於下遊，則對計量精度的影響（xiǎng）相對較小。
3.使用條件（jiàn）變化引起的（de）誤差  
這（zhè）種誤差主要是由脈動流現象和超量程、流程頻繁波動問題引起的（de）。管道中氣體流速和壓力發生（shēng）突然變化，造成（chéng）脈動流，引起差壓波動，當節流裝置上出現明顯的脈動流時，計量可能產生較大誤差，有關文獻指出脈動流引起的誤差*大可達20%-30%。此外，由於小用戶用氣不均衡，氣量（liàng）瞬間（jiān）發生急劇變化，都（dōu）會導致差壓波動。超量程問題大多數（shù）是由於季節不同，用量發生（shēng）變化引起（qǐ）的，冬天時流量大，夏天時流量小，有可能超過所（suǒ）選儀表的量程，從而引（yǐn）起誤差。同（tóng）時，城市用氣而無調峰（fēng）設施（shī）的計量裝置，當流量**間頻繁波動（dòng）時，將（jiāng）會直接影響對天然氣（qì）計量的（de）準確度  
4.氣質條件引起（qǐ）的（de）誤差
天然氣（qì）從地層中采出來，雖然經過分離、除塵或過濾，但由於處理不徹底或集氣管網和輸氣（qì）幹線內腐蝕物的（de）影響，使得天然氣中混有少（shǎo）量的液體（tǐ）或固體雜質，這些（xiē）雜質易聚集在孔板截麵收縮、流速突變的（de）孔口銳邊上，而孔板（bǎn）流量計對孔（kǒng）板銳邊、截麵及流線（xiàn）的變（biàn）化非常的敏感。此外，天然氣中的雜質還會對孔板產生衝刷和（hé）腐蝕（shí），特別（bié）是（shì）對孔板直角入口邊緣和測量管內壁的衝刷腐蝕特別嚴重，這將影響到孔板直角人口（kǒu）邊緣（yuán）圓弧半徑和測（cè）量管（guǎn）內壁相對粗（cū）糙的規定標準，孔板流出（chū）係數也將發生變化，使測量準確度（dù）達（dá）不到要求。天然氣的含水量也對天然氣計量準確度有著很大的影響。美國（guó）雪（xuě）佛龍（lóng）公司（sī）和科（kē）羅拉多工程（chéng）實驗站用注水後的孔（kǒng）板流量（liàng）計進（jìn）行計量得到了:①用孔板流量計測量氣體流量，當氣體中央帶少量液（yè）體時，流量（liàng）測量不確定（dìng）度偏高（gāo），測（cè）量的濕氣流量（liàng）隨刀的增加而減少，在月比為0 .7時，測得的流量偏差為一1.7%;②當夾帶少量液體（tǐ）時，在月（yuè）比（bǐ）為0.5時，表明（míng）孔板性能較好，但是應將夾帶液體在孔板上遊脫出，以獲（huò）得*佳的計量性能;③用舊的孔板（bǎn）流（liú）量計測量濕氣，流量計量值將降低3%0  
5.其他引起的誤差
其他誤差因素（sù）有管道泄露、人（rén）為破壞、管（guǎn）理不嚴、不合理的積算和取值方法、計（jì）量工況偏離標準規定（dìng）條件。計算方（fāng）法本（běn）身不合理，對溫度、壓力、氣體組成的變化（huà）沒有（yǒu）自動補償等，也是引起（qǐ）天然氣計量誤差（chà）的原（yuán）因。特別是管道泄漏引起的誤（wù）差也相（xiàng）當大。例如，節流裝置前後的差壓一般都很小(0-60 kPa)，管道（dào）壓力往（wǎng）往（wǎng）是它的幾十倍，如發生導壓管泄漏或堵塞（sāi），不（bú）僅給（gěi）計量帶來誤差，而且（qiě）會損壞（huài）差（chà）壓變送器。輸氣係統的（de）泄漏有3種類型:偶（ǒu）然性泄漏、長期性泄（xiè）漏和普通運行泄漏。偶然（rán）性泄（xiè）漏是指由於輸氣係統在長期運行過程中的腐蝕和輸配設（shè）備安裝不（bú）當或設備發生故障所導（dǎo）致的泄漏。長期（qī）性泄漏是由於輸配氣站本身工藝設計的不合（hé）理或設備質量不（bú）好導致（zhì）的泄漏。普通運（yùn）行泄漏是指由於某些站場管部件本身設計（jì）不（bú）當造（zào）成腐蝕（shí）從而（ér）引發的泄漏，輸氣係統的（de）泄漏絕大（dà）部分屬（shǔ）於偶然性泄（xiè）漏。造成輸氣係統發生泄漏的主要原因包括:輸氣管道和部件長期暴露於酸性氣體環境中，造成硫化氫腐（fǔ）蝕;天然氣中的HAS , CO:等酸性（xìng）氣體（tǐ）和HZO ,O:等（děng）組分達不到輸氣係統對氣質的要求造成輸氣管道和部件內壁腐蝕;輸氣管道製管質量差導致管道螺旋焊縫的斷裂;輸氣管道和部件安裝和焊接（jiē）質量差導致管道環行焊縫和管、件之間焊縫的斷裂等等。
四、消除（chú）計f誤差的改進措施（shī）  
I.孔板加工及安（ān）裝
嚴格按照標準（zhǔn）加工孔板，正確安裝，合（hé）理選擇壓差量程嚴格按照GB 2624-1981或SY/Y 6143-1996標準（zhǔn）中的規定加（jiā）工（gōng）孔板。孔板節流裝置在使用（yòng）前的安裝中應按照標（biāo）準安裝設計，根（gēn）據孔板前阻力件形式配（pèi）接足夠長度的直管（guǎn）段，一般應至少前30D。當場地不允許時，必須在孔板前的直管段上安裝整流器（qì）。孔板人口端麵必須與管道線垂直，其偏（piān）差不能超過10。安裝時孔板嚴禁反向，要正確使用和選擇壓差計（jì），當壓差（chà）計工作量程在30%以下時，必須及（jí）時更換壓差計的量程或孔板規格。法蘭取壓時日值（zhí）應在0.2-0.75，角接取（qǔ）壓（yā）時R值應在0.4-0.60  
2.氣流脈動（dòng）誤差（chà）消除  
消除脈動流，減（jiǎn）小脈動（dòng）影響，合理解決（jué）超量可以采用以下方法消除脈動流，減小脈動流的影響。  
(I)采用分離除塵器加強氣（qì）水分離;從管線中除去遊離液體，及時吹掃排出管道內積液，確（què）保天然氣計量準確性。  
(2)控（kòng）製計量管段下流閥。實踐證明，控製下（xià）流閥能有效的（de）抑製脈動流，同時（shí）對各類脈動源引起的壓差波動都有抑製作用（yòng）。
(3)加裝緩衝罐或（huò）設置專門脈動消減器，抑製脈動源引起的差壓（yā）波動;提高差壓和孔徑比;安裝調壓閥穩定輸出壓力，從而（ér）減小脈動對計量的影響。
(4)在滿足計量能力的條件下，應選擇內徑較小的測量（liàng）管，使（shǐ）如 .R在比較高的雷諾數下（xià）運行。
(5)采用短引壓管線，盡量減（jiǎn）少引壓管線係統中的阻力件，並使上下遊（yóu）管線長度相等，以減少（shǎo）係統中產生諧振和壓力脈動振幅（fú）的增加。
五、孔（kǒng）板（bǎn）計f參數的上傳及流f計算  
以陝西省天然氣公司靖邊壓氣站為例，現場安裝孔板閥，差壓變送器，溫度變送器，壓力變送器。控製（zhì）室內站控PLC係（xì）統有專用的計量模塊，可讀取其他模擬量模板采集的流量（liàng）相關參數，包括差壓、壓力、溫度，完成對流量（liàng）的計算，溫度壓力補償（cháng），這種方式在控製成本的同時可保證一定的精度;控製（zhì）室內有1746係列PLC，模擬（nǐ）量采（cǎi）集模（mó）板1746-NI8負責采集差壓、壓力、溫度。MV146-AFC流量計算機模板，支持8路（lù）流量計量，流量累積。PLC處理器將（jiāng）I/O模板采（cǎi）集的差壓、壓力、溫度數據通過（guò）槽架背板傳（chuán）給MV146-AFC，完成流量的計算後再通過背（bèi）板將結（jié）果傳給處理器，供PLC邏輯（jí）程序使用、工（gōng）控機顯（xiǎn）示（shì）或上傳SCADA係統。
六、孔板流量計日（rì）常管理  
(1)加強日常管理，對參數進行合理修正在日（rì）常生（shēng）產中應定期對孔板進行清潔、維修或撤換並且（qiě）對測量流量進行修正。在孔（kǒng）板流量計日常使用過程中，要確保準確的計量，應至少每（měi）月一次清洗檢測孔板、檢查儀表零點、儀表D/A轉換通道、核對流量計算（suàn）程序，對有坑蝕及劃痕的孔板應及時更換。從節流裝（zhuāng）置（zhì）不確定度的（de）計算公式可以看出，天然氣的壓力、密度、溫度和壓縮係數的變化將直（zhí）接影響到測量的準確度。因此（cǐ），應該選擇合適的儀表來測量天然氣的壓力、密度、溫度等特性參數。
(2)孔板流量計測量範圍一般為3.5:1，而實際工況並不都在此範圍，一旦超過測量範圍，必將引起測量誤差。孔板差壓變送器差壓範圍應控製（zhì）在其量程的10%以（yǐ）內，例如，差壓變送器量程為0-60 kPa，日（rì）常計量（liàng）中差（chà）壓（yā）工作（zuò）範圍應保持在6 kPa-54 kPa，如超出該量程範圍將影響計（jì）量精度。  
(3)根據場站下（xià）遊用戶用氣量的不斷變化，提前加工製作不同（tóng）規（guī）格孔板，每塊孔板都可以計算出對應流（liú）量範圍，場站可根據氣量（liàng）變化（huà）及時更換孔板。以此實現節流裝置產品係（xì）列化、標準化（huà），有利於提高（gāo）節流裝置計量的準確（què）度。  
(4)定期檢查孔板（bǎn）導壓管是否存在（zài）鏽蝕，觀察導壓（yā）管是（shì）否有堵塞、泄（xiè）漏等現象，一旦發現立即整改，以確保計量精度。
(5)場站值班人員定期檢查孔板流量計的差壓、壓力、溫度變送器現（xiàn）場工作是否正常（cháng），控製室上傳參數及（jí）現場（chǎng）顯示是否一（yī）致，孔板瞬時流量是否穩定等。這些（xiē）都是影響（xiǎng）孔（kǒng）板計量（liàng）精（jīng）度的主要因素。

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