關於煤層氣流量計的產生誤差原因及日常維護要點

 一、引言  
煤層氣流量計廣泛適用於石油（yóu）、化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行（háng）業對過（guò）熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體(氧氣、氮氣氫氣、天然氣、煤氣等) 、水（shuǐ）和液體（如：水、汽油、酒精、苯（běn）類等）的計量（liàng）和控製。 二、煤層氣流量計的選型及優缺點  
1.煤層氣流量計計量儀表選型  
煤層氣流量（liàng）計由節流裝置、導壓管路（lù）係統、差壓計組成（chéng），具有結構簡單、製造容易，安（ān）裝、使用（yòng）和維護方便，可靠性高等特點。一般正常情況下，其測量準確度能滿足（zú）GB /T 2624-1993(流量測量節流裝置用孔板、噴嘴和文丘裏（lǐ）管測量充滿圓管的流體流量(替代GB 2624-1981))和石油部SYL 04-1983(天然氣流量測量的標準孔板計量方法（fǎ），升級為SY/T 6143-1996)標準的要求。使用煤層氣流量計時各計量點的主（zhǔ）要區別在於二（èr）次儀表的選型配製，*常見的有兩種類型:一是采用雙波紋管差壓計記（jì）錄靜壓、差壓，求出靜壓和差壓的（de）全天平均值，玻璃棒溫度計（jì）測量溫度，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（néng）計算儀，實現天然氣流量測量和（hé）計算的自動控製及管理。雙波紋管差壓、靜壓記錄（lù）儀和玻璃棒溫度計是機械式熱工儀表（biǎo），準確度差;並且需要人工求積來計算小時、日平均值、累積值，人為涉及的因素太多（duō），天然氣（qì）的流量計算無法嚴格按照標準執行;而（ér）智能變送器則可（kě）以實現（xiàn）在線實時檢測積算，完（wán）全符合（hé）標準規定的數學模型和計算方法。
2.煤層氣流量計優缺點  
煤層氣流（liú）量計按照（zhào）是否可以帶壓更換孔板，分為一體式煤層氣流量計和高級煤層氣流量計(高級孔板閥)。優點:原理簡明，應用技術成熟，容易掌握;適應性（xìng）強，更換孔板（bǎn）即可實現不同流量的測量;性能（néng）穩定可靠，使用壽命（mìng）長;孔板為標準節流件，標定方（fāng）便簡單。缺點:量程比小，一般為3:1-5:1;壓力損失較大（dà）;計量（liàng）準確（què）度受影（yǐng）響因素較多;前後直管段要求長，占地麵積大。
三、引（yǐn）起孔板計誤差的主要因素
1.計量儀表誤差
采用煤層氣流量計，對孔板加（jiā）工的技術要求十分嚴格，必須符合（hé）GB 2624-1981或SY/1' 6143-2003(用煤層氣流量（liàng）計測量天然氣（qì）流量)標準中的規定，否則（zé），會（huì）給（gěi）天然氣流量（liàng）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（zào）安裝和（hé）使用中影響計（jì）量儀表精度的主要因素（sù），有關實驗表明，孔板（bǎn）彎曲（qǔ）造成的（de）*大誤差為3.5%。孔板安裝盡管安裝規範一般都能（néng）夠掌握，但（dàn）有些細節往往沒有引起重視，導致較大的計量（liàng）誤（wù）差。如密封墊片內孔未按環室尺寸加工，墊片伸出環室，幹擾流（liú）體穩定流動:導（dǎo）壓管走向不合理，差壓（yā）無（wú）法順利傳導;平衡器安裝水平精度低，直接產生計量誤差等。
2.節流裝置的突出物  
節流裝置中伸人管（guǎn）內的墊片、焊縫等也會引起測量誤差，誤差大小與突出物位置、孔板與突出物的（de）距離以及突出等有關。有關實驗表明，當刀=0.7，突出物（wù）位於孔板上遊（yóu）管徑2倍時，產生誤差*大;若突出物（wù）位於孔板上遊處，誤差為16%-50%。若位於下遊，則對計量精度的影響相對較小。
3.使用條件變化引起的誤差  
這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。管道中氣體流速和壓力（lì）發生突然變化，造成脈動流，引起差壓波動（dòng），當節流裝置上出現明顯的脈動流時，計量可能產生（shēng）較大誤差，有關文獻指（zhǐ）出脈動流引起的誤差*大可達（dá）20%-30%。此（cǐ）外，由於小用戶用氣不均（jun1）衡（héng），氣量瞬間發（fā）生急劇變化（huà），都會導致（zhì）差壓波動（dòng）。超量程問（wèn）題大多數是由於季節不同，用量（liàng）發生變化引起的，冬天時流量大，夏天時流量小（xiǎo），有可能超過所選儀表的（de）量程，從而引起（qǐ）誤差。同時，城市用氣而無調峰設施的計量裝置，當流量**間頻繁波動時，將會直接（jiē）影響對天然氣計量的準確度  
4.氣質條件引（yǐn）起的誤差
天然氣（qì）從地層中采出來，雖然經過分離、除塵或過濾，但（dàn）由於處理不徹底或集（jí）氣管網和輸（shū）氣幹線內腐蝕物的影響，使得天然氣中混有少量的（de）液體或固體（tǐ）雜質，這些雜質（zhì）易聚集在孔板截麵收縮（suō）、流速突變的孔口銳邊上，而煤層氣流量計（jì）對孔板銳邊、截麵及流線的變化非常的敏感。此外，天然（rán）氣中的雜質（zhì）還（hái）會對孔板產生衝刷和腐（fǔ）蝕，特別是（shì）對孔板直角入口邊緣和測量管內壁的衝刷腐蝕（shí）特別嚴重，這將影響到孔板直角人口邊緣圓弧半徑和測量管（guǎn）內壁（bì）相對粗糙的規定標（biāo）準，孔板流出係數也將發生變化，使測量準確度達不到要求。天然氣的含水量也對天然氣（qì）計量準確（què）度有（yǒu）著（zhe）很大的（de）影響。美國雪佛龍公司和（hé）科羅拉多工程實驗站用注水後的煤層氣流（liú）量計進行（háng）計量（liàng）得到了:①用（yòng）煤層氣流量（liàng）計測量氣體流量，當氣體中央帶（dài）少量液體時，流量測量不確定度偏高，測量的濕氣流（liú）量隨刀的增加而減少，在月比為（wéi）0 .7時（shí），測得的流（liú）量偏差為一1.7%;②當夾帶少量（liàng）液體時，在（zài）月比為0.5時，表明（míng）孔（kǒng）板性能較好，但是應將夾帶（dài）液體在孔板上遊脫出，以獲（huò）得*佳的計（jì）量性能;③用舊的煤層氣流量計測量濕氣，流量計量值將降低3%0  
5.其（qí）他（tā）引起的誤差
其他誤差因素有管道泄露、人（rén）為破壞、管理不嚴、不合理（lǐ）的積算（suàn）和取值方法、計量工況偏離標準規定條件。計算方（fāng）法本（běn）身不合理，對溫度、壓力、氣體組成的變化沒有自動補（bǔ）償等，也是引起天然氣計量誤差的原因。特別是管道泄漏引（yǐn）起的誤差也相當大。例如，節（jiē）流裝置前後的差壓一般都很小(0-60 kPa)，管道壓力往往是它的幾十倍，如發生導（dǎo）壓（yā）管泄漏或堵塞，不僅（jǐn）給計量帶來誤差，而且會損壞差壓變送器。輸氣係（xì）統的泄漏有3種類（lèi）型:偶（ǒu）然性泄漏、長（zhǎng）期性泄漏和普通（tōng）運行（háng）泄漏（lòu）。偶然性泄漏是指由於（yú）輸氣係統在長期運行過程中的腐蝕和輸配設備安（ān）裝不當或（huò）設備發生（shēng）故障所（suǒ）導致的泄漏。長期性泄漏是由於輸配氣站本身工（gōng）藝設計的不合理（lǐ）或設備（bèi）質量不好導致的泄漏（lòu）。普通運行泄漏是指（zhǐ）由於某些站場管部件本身設計（jì）不當造成腐蝕從而引發（fā）的泄漏，輸氣係統的泄漏絕大部分屬於偶然性泄漏。造成輸氣係統發生泄漏的主要（yào）原因包括:輸氣管道和部件長期暴露於酸性氣體（tǐ）環境中，造成硫化氫腐蝕;天然氣（qì）中的HAS , CO:等酸性氣體和HZO ,O:等組分達不到輸（shū）氣係統對氣質（zhì）的（de）要求造成輸（shū）氣管道和部件內壁（bì）腐蝕;輸氣管道製管質量（liàng）差導致（zhì）管道螺旋焊縫的斷裂;輸氣管道和部（bù）件安裝和焊接質量差（chà）導致（zhì）管道環行焊縫（féng）和管、件之間焊（hàn）縫的斷裂等等。
四、消除計f誤（wù）差的改進措施  
I.孔板加工及安（ān）裝
嚴格按照標準加工（gōng）孔板，正（zhèng）確（què）安裝（zhuāng），合理選擇壓差量程嚴格按照（zhào）GB 2624-1981或SY/Y 6143-1996標（biāo）準中的規定加工孔板。孔板節流裝置在使用前（qián）的安裝中應按照（zhào）標準安裝設計，根據孔板前阻（zǔ）力件形式（shì）配接足夠長度的直管段，一般應至少前（qián）30D。當場地不允許時（shí），必須在孔（kǒng）板前的直管段上安裝整流器。孔板人口端麵必須與管道線垂直，其偏差不能超過10。安裝時孔板嚴禁反向，要正確使用和選擇（zé）壓差計，當（dāng）壓差計工作量（liàng）程在30%以（yǐ）下（xià）時，必須及時更換壓差計的量程或孔板規格。法蘭（lán）取壓時日值應在0.2-0.75，角接取壓時R值（zhí）應在0.4-0.60  
2.氣流脈（mò）動誤差消除  
消（xiāo）除脈動流，減小（xiǎo）脈動影響，合理解決超量（liàng）可以采用以下方法消除脈動流，減小脈（mò）動流的影響。  
(I)采（cǎi）用分離除塵器加強氣水分離;從管線中除去遊離液體，及時（shí）吹掃排出管道內積液（yè），確保天然（rán）氣計量準確性。  
(2)控製計量管段（duàn）下流閥。實踐證明，控製下（xià）流閥能有效（xiào）的抑製脈動（dòng）流，同時對各類脈動源引起的壓差波動都有抑製作用。
(3)加裝緩衝罐或設（shè）置（zhì）專門脈動消減（jiǎn）器，抑製脈動源引起的差壓波動;提高差壓和孔徑比;安裝調壓閥穩定輸出壓（yā）力，從而減小脈（mò）動對計量的影響。
(4)在滿足計量能力的條件下，應選擇內徑（jìng）較小的（de）測量管，使如 .R在（zài）比較高（gāo）的雷諾數下運行（háng）。
(5)采用短引壓管線，盡量減少引壓管線係統中的阻（zǔ）力件，並使上下（xià）遊（yóu）管線（xiàn）長度相等，以減少係統中產生諧振和壓力脈動振幅的增加。
五、孔板（bǎn）計（jì）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（chǎng）安裝孔（kǒng）板閥，差壓變送器，溫度變送器（qì），壓力變送器。控（kòng）製室內站控PLC係統有專用的計量模塊，可讀取其他模擬量（liàng）模板采集的流量相關參數，包括差壓、壓力、溫度（dù），完成對流量的（de）計算，溫度壓力補償（cháng），這（zhè）種方式在控製成本的（de）同時可保證一（yī）定的精度;控製（zhì）室內（nèi）有（yǒu）1746係列PLC，模擬量采集模板（bǎn）1746-NI8負責采集（jí）差壓、壓力、溫度。MV146-AFC流量計算機模板，支持8路流量計（jì）量，流量累（lèi）積（jī）。PLC處理器將I/O模板采集的差（chà）壓、壓力、溫度（dù）數（shù）據通過槽架背板傳給（gěi）MV146-AFC，完成流量的計算後再通（tōng）過背板（bǎn）將結果傳給處理器，供PLC邏輯程序使用、工控機顯示或上傳SCADA係統。
六、煤層氣流量計日常管理  
(1)加強日常管理，對參數進行合理修正在日常生產中應定期對孔板進行清（qīng）潔、維修或撤換並且對測量流量進行修正。在煤層氣流量計日常（cháng）使（shǐ）用過程中，要確保準確的計量，應至少每月一（yī）次清洗檢測孔板、檢查儀表零點、儀表D/A轉換（huàn）通（tōng）道、核對流量計算程序，對有坑蝕及劃痕（hén）的孔板應及時更換。從節流裝置不確定度（dù）的計算（suàn）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接影響到測量的準確度。因此，應該選擇合（hé）適的儀表來測量天然氣的壓力、密度、溫度（dù）等特性參數。
(2)煤層氣（qì）流量計測量範圍一般為3.5:1，而實際工況（kuàng）並不都在此範圍，一旦超過測量範圍，必將引起測（cè）量誤差。孔板差（chà）壓變送器差壓（yā）範圍應控製在其量程（chéng）的10%以（yǐ）內，例如，差（chà）壓變送器量程（chéng）為0-60 kPa，日常（cháng）計量中差壓工作範圍應保持在6 kPa-54 kPa，如超（chāo）出（chū）該（gāi）量程範圍將影響計量（liàng）精度。  
(3)根據場站（zhàn）下遊用（yòng）戶用氣量的不（bú）斷變化，提前加工製作不同規格孔板，每塊孔板都可以計算出（chū）對應流（liú）量（liàng）範圍，場站可根據氣量變化（huà）及時更換孔板。以此實現節流裝置產品係列化、標準化，有利（lì）於提高節流裝（zhuāng）置計量的準確度。  
(4)定期檢（jiǎn）查孔板導壓管是否存在鏽（xiù）蝕，觀察導壓管是否有堵塞、泄漏等現象，一旦發現立即（jí）整改，以確保計量精度。
(5)場站值班人員定期檢（jiǎn）查煤層氣流量計的差壓、壓力、溫度變送器現場工作（zuò）是否正常，控製室上傳參數及現（xiàn）場顯示是否一致，孔（kǒng）板瞬時（shí）流量是否穩定等。這些都是影響孔板計量精度（dù）的主要因（yīn）素。

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