渦街沼氣流量計在氣田生產中使用情況與計（jì）量問題分（fèn）析

某氣（qì）田（tián）氣質特殊，高含硫化氫和二氧化碳，硫化氫平均體積分（fèn）數1s. 16%，二氧（yǎng）化碳平均體積分數8. 64%，對含酸性氣體的（de）天然氣流量準確計量難度很大‘。天然氣流量計量是企業生產和經營管理中的一項重要的技術基礎工作，準（zhǔn）確計量不但能公（gōng）平地進行貿易結算，而且能（néng）指導改進生產工藝，提高產（chǎn）品質量，降低產品生產成本。某氣（qì）田集輸係統采（cǎi）用保濕混輸工藝，選用標（biāo）準渦街沼氣流量（liàng）計進行計量z一5。在氣田投產初（chū）期，存（cún）在計量不（bú）穩定及偏差較大的問題。筆者從高級孔板閥選材、流（liú）量計計算機選擇和連接部件設計3方麵介紹了渦街沼氣流量計在某氣田的應用（yòng），*後通（tōng）過軟件和硬件分析了流量（liàng）計量誤差產（chǎn）生的原因，提出了正確設置流量計算參數、定期清洗孔（kǒng）板閥（fá）、五閥組和引壓管路等改進措施（shī）。實踐證明，這些（xiē）措施可以有效解決某氣田流量誤差問題。
該氣田是迄今為止（zhǐ）中國規模*大、豐度*高的特大型整裝海相氣（qì）田之一。氣田的（de）氣（qì）質特殊，屬高含硫化氫（qīng）和二氧化（huà）碳，硫化氫（qīng）含量15.16%，二氧（yǎng）化碳含量8.64%。氣田在天然氣外輸（shū）計量中選用的流量計量儀表采用的是高級（jí）渦街沼氣流量計。渦街沼氣流（liú）量計在（zài）測量氣體方（fāng）麵有很大的（de）優勢，是一種性能好，使用方（fāng）便的測量裝置。廣泛地應用於工業中，在測量氣體（tǐ）、蒸汽以及液體的流量方麵有很大的造詣（yì），這種儀器結構穩定簡單、維修起來（lái）方便，性能十分穩定。這是產品的簡單特（tè）點，接（jiē）下來我們詳（xiáng）細介紹產品的特點。
*先，渦街沼氣流量計是一種方便的裝置，結構簡單容易複（fù）製，簡單而又十（shí）分牢固，性能穩定可靠，不（bú）必（bì）擔心中途會出（chū）現什麽巨大的差池和問題，並且，渦街沼氣流量計的壽命長（zhǎng），價格低廉，性價比非常高。
其次，渦街沼氣流量計的應用之廣泛超乎人的想（xiǎng）象（xiàng），可以測量天（tiān）然氣、空氣、氮氣、氧氣等氣體，很多（duō）工業中都使用渦街（jiē）沼氣流量計來測量，可（kě）見其（qí）廣泛性，並且這種裝置容易（yì）投入使用（yòng），並不需要十分複雜的校準就能簡單地投入使用。渦街沼氣流（liú）量計在測量時需（xū）要與差壓變（biàn）送器配套使用。
本文說明渦街沼氣流量計在普光氣田的使用情況，並針對存（cún）在的計量問題進行（háng）了分析。
1.計量原理及特點
計量原（yuán）理
標準渦街沼氣流量計的計量原理為:基於流體流動的節流原理，以能（néng）量守衡和流動連續性方程為基（jī）礎，利用流體流（liú）經標準（zhǔn）孔板時在其前、後產生壓差，通過測量壓差（chà）的大小（xiǎo）就可以間接地知道流量的大小。在標準（zhǔn）狀態（tài）下天然氣流量的實用計算公式（shì）為:    

式中，、為標準（zhǔn）狀態（tài）下天然氣體積流量，m; /s;  A,為秒計（jì）量係數（shù），視采用計（jì）量單位而（ér）定，此處A=311 794 x 10 -6;  C為流（liú）出係數;E為漸近速度係（xì）數;d為孔板直徑，mm;  F}為相對密度係數;。為可膨脹係（xì）數;F:為超壓縮因子;F:為流動（dòng）溫度係（xì）數;P，為孔（kǒng）板（bǎn）上遊側取（qǔ）壓（yā）孔氣流絕對靜壓，Pa;0P為氣流流經孔板時產生的壓差，Pao
1.2結（jié）構及特點  
標準渦街沼氣流量（liàng）計結構如圖1所示，包括節流元件(標準孔板及（jí）其取壓裝置)、傳輸壓差信號的引壓管路、閥門以及差壓（yā）計（jì）等部分。標準（zhǔn）孔板是壓差測量時的一次元件，人（rén）們（men）利用它在管道內使流體產生（shēng）壓（yā）差，再通過引壓管路（lù）把孔板前、後產生的壓差傳（chuán）送給差（chà）壓變送器，再輸人到二次儀表（biǎo），從而顯示出管道內流體（tǐ）的靜壓、壓差、瞬時流量和累計流量（liàng）等計量參數。

標準（zhǔn）渦街沼氣流量計有（yǒu）以下特點:①高級孔板閥結構簡單，應（yīng）用技術成熟，容（róng）易掌握;②適應性強，可實（shí）現在線更換、清洗和檢查孔板;③性能穩定可靠，使用壽命（mìng）長;④孔板為標準節流元（yuán）件，不需要標定。存在的缺點主要有:①量程比較（jiào）小;②壓力損失較大（dà）;③受影響因素較（jiào）多，不確定度大;④對前、後直管（guǎn）段要求高（gāo）。
2標（biāo）準渦街沼氣流量計在某氣田的應用    
某氣田集氣站外輸計量和集氣總站外輸總計量選用的流（liú）量計（jì）量儀表均為高級孔板閥流量計，由高級孔板閥（fá）、流（liú）量計（jì）算機及過程連接部件（jiàn）3部分組成。由於某氣田介質為高含硫化氫天然氣，且集輸工（gōng）藝采用（yòng）保濕混輸（shū）工藝，天（tiān）然氣中含水和單（dān）質硫，相對於常規（guī）天然氣計量，標準渦街沼氣流量計在普光氣田的應用中有（yǒu）其本身的特點。
2. 1高級孔（kǒng）板閥的選材   
某氣田酸氣（qì）外輸采用的是丹尼（ní）爾高級孔板閥，以法蘭取壓標準孔（kǒng）板作為流量檢測元件。閥體由上、下2部分組成，中（zhōng）間（jiān）滑閥（fá）連通或切斷，設有密封脂注人機構，下閥腔與孔板上遊連（lián）通。當孔板閥正常工作時，滑閥關閉，下閥腔壓力與上遊管內壓力相等，上閥（fá）腔壓力與大氣（qì）壓力相等，在上、下閥腔之間產生較大的壓力差，此（cǐ）壓力差作用在滑閥下方，從而增（zēng）強其（qí）密封（fēng）性。孔板（bǎn）閥底部設有排汙閥，用於定期吹掃排除閥內汙物。上閥（fá）腔亦設置有放氣孔（kǒng），可排出上閥腔內介質（zhì）。孔板閥可實現（xiàn）在線更換、清洗和檢查孔板，其操作也靈活方便。   
為保證在某高含硫化氫工況下高級孔板（bǎn）閥的性能滿足要求，並（bìng）確保其（qí）使用壽命和安全生產，高級孔板閥上、下（xià）腔間的密封件（jiàn）采（cǎi）用全硬密封結構，閥（fá）板和閥座均采用（yòng）316L材質，標準孔板片采用In-conel 625材質（zhì），可有效防止硫化物（wù）應力開裂和氫致開裂。
2. 2流量計算機選擇    
對於高含硫化氫氣田（tián）來說，一個重要的原則就是盡量減少動靜密封點（diǎn），從而降低泄漏風險。某氣田地麵集輸係統選用的流量計（jì）算機為艾默（mò）生的FLOBOSS103流量計算機，集成壓差、靜壓雙變量變送器、RTD溫度變送器和流量（liàng）計算功能於（yú）一體。FLOBOSS103檢（jiǎn）測孔板兩側壓（yā）差及管道靜壓，並通過Pt100熱電阻采集流體溫度，可以就地顯示這些測量值，同時也可通過標準的MODBUS RTU協議和RS485通信（xìn）接口（kǒu）將參數值傳給站控SCADA係統。可以（yǐ）接收上位（wèi）機（jī）控（kòng）製係統下載的（de）氣體組分信息，也（yě）可由MODSCAN犯軟件通過串口（kǒu）通信向FLOBOSS103內寫人氣體組分信息，還可通過（guò）配置軟件ROCLINK 800人工輸人組分信（xìn）息。   
雙變量變送器(DVS)采用成熟可靠的羅斯蒙特（tè）電容元件技術測量壓差。同時（shí）利（lì）用壓阻和矽傳感器技（jì）術檢測靜壓，測量的過（guò）程值精確、穩定和可重複性好。其專用微處理器使用存（cún）儲在永久存（cún）儲器中的特征化數據對原始傳感器信號進行線性化和校正。讀數存儲於（yú）FLOBOSS103的內（nèi）部模擬輸人點中，通過中斷的方式向變送器的處理器發送數據。RTD溫度變送器采用鉑電阻Pt100來采集現場流體溫度，測量範圍為（wéi）一40一240℃，準確度等級為1 0. 2℃。
2. 3過程連（lián）接部件   
過（guò）程連接部件主要是指（zhǐ）2個1 /4NPT的取壓閥、五閥組以及引壓管路。雙變量變送器(DVS)底部采用NPT內螺紋連接孔板上的引壓管。上、下遊管線通常連（lián）接（jiē）到孔板的高、低壓側。由於連接部件均為長期（qī）接觸高含硫化氫（qīng）天然氣的（de）部件，且天然氣為濕氣，故不同（tóng）於一般的天然氣計量場合。普光氣田現場的取壓閥、五閥組和（hé）引（yǐn）壓管均采用哈氏合金材質，且連接部件的孔徑較大（dà），如引壓管路內徑為12 mm，以防止沉積的（de）單質硫等雜質堵塞引壓管路（lù）。
3誤差分析    
某氣田實際（jì）生產（chǎn）中，天然氣外輸計量采用的標準渦街沼氣流量計存在計量不穩定、讀（dú）數偏差較大等（děng）問題，各集氣站場的天（tiān）然氣外輸計（jì）量總（zǒng）和與集氣總站分線外輸總計量存在輸差問題。針對這一實際情況，從軟件和硬件2方麵（miàn）展開分析。
3. 1軟件問題（tí）產生的（de）計量數據誤差   
采用（yòng）標（biāo）準渦街沼氣流量計（jì）測量天然氣流量，其流量值與天（tiān）然氣組分、壓差、壓力和（hé）溫度等參數有關。流量測量係統若未能嚴格（gé）按計量標準要求配置相應（yīng）的測量儀（yí）表，流量計（jì）算時氣體壓力、溫度和天然氣組分（fèn）的變化未能（néng）得到完全補償，則會造成流量計準確度下降，形成測（cè）量誤差。檢查某氣田現場使用的流量計算機計算軟件，其符合**標準，測量（liàng）係統完全（quán）滿足標準渦街沼氣流量計計量（liàng）標（biāo）準，其測量誤差基本可（kě）以忽略不計，所以在采用的（de）計量標準方麵，某氣田現場使用標準渦街沼（zhǎo）氣流量計符合要求，不是產生誤（wù）差的原因。   
標準孔板測量是通過節（jiē）流取壓差（chà），引壓管（guǎn）高壓側為靜壓，軟件根據靜壓、壓差、溫度、氣體組（zǔ）分、孔（kǒng）板孔徑（jìng）和管徑等參（cān）數計算流量計值。在軟件中可以對這（zhè）些參數進行設置，若其中有一個（gè）參數不準確，都會引起流量不準（zhǔn）確。現場通（tōng）過流量計配置軟件檢查各流（liú）量計參數的配置情況，設置值均與現場（chǎng）實際情況相符。同（tóng）時，根據現場采集到的溫（wēn）度（dù）、壓力、壓差及軟件中配（pèi）置的管徑、孔（kǒng）徑等參數，然後根據（jù）國際計量標準AGA8氣體壓縮因子計（jì）算方（fāng）式計算出（chū）的流量與流量計測量值非常接近（jìn），若以上有任何參數設置不正確，就會造成氣體計量不準確4-5。隨著高（gāo）含硫氣（qì）田的開發，氣體中硫化氫含量不斷增加，造成氣體計量（liàng）誤差不斷增（zēng）大，通過及時（shí）更新氣體組分數據，基本保（bǎo）證了氣體流量計量的準確性。
3. 2硬件問題產生的計（jì）量數據誤差   
現場生產實踐表明，標準渦街沼氣流量計會因（yīn）為標準孔板、五閥組、引壓管路等硬（yìng）件出現異常，導致流（liú）量計量不準確，下麵分別進（jìn）行分（fèn）析。
3. 2. 1標（biāo）準孔板   
對孔板進行研究後發現，某氣田生產現場85%以上的標準孔板均受（shòu）到了不（bú）同（tóng）程度的刮（guā）傷、變形（xíng），觀察上、下遊直管段，管道（dào）內壁沉積了大量的單質硫，導（dǎo）板周圍出現腐蝕、碳化，且有雜（zá）質附著。   
某氣田現場作業較多，關井之後重新開井的過程比較迅速，造成孔板受（shòu）天然氣（qì）的強力衝蝕或機械磨損而（ér）產生劃傷、變形，孔板的光潔度下降，人口的尖銳程（chéng）度變圓，使其圓（yuán）弧半徑不能滿足標準要求，使得計量數據比實際流量（liàng）偏低（dī）;高級孔板閥和直管段內部附著單質硫之後，氣體不（bú）能形成穩定的牛（niú）頓流體，造成計量誤差;孔板在天然氣衝擊過程中，不（bú）同程度地產生了偏心，同時導板周圍（wéi）出現的腐蝕、碳化和（hé）雜質沉澱等因素，也會嚴重影響流量計量的準確（què）性。通過嚴格執行操作規程，按照（zhào）操作步（bù）驟平穩操作，確定開井方式;同時定期清洗孔板（bǎn）閥、計量直管段等（děng）方式可以（yǐ）有（yǒu）效解（jiě）決上述問題。普光氣田集氣站氣體流量計量不準確，誤差很大，通過拆（chāi）卸高級孔板閥和（hé）直管段，發現內部有許多單質硫沉積。清洗高級孔板閥（fá）和直管（guǎn）段後，氣體流（liú）量恢複正常（cháng）。
3.2.2五閥組   
在（zài）生產過程中（zhōng），需要定時對渦街沼氣流量計進行排（pái）汙。通（tōng）過對五閥組進行（háng）解體檢查（chá），發現內部存在（zài）單質硫等雜質，造成五閥組中的平衡（héng）閥關不嚴，形成內漏，影響渦街（jiē）沼氣流量（liàng）計的上、下遊取壓，導致壓（yā）差信號變（biàn）小，儀表計量偏低。此類問題可通過清洗或更換新的五閥組得以解決。
3.2.3儀（yí）表引壓（yā）管路   
某天然氣會析出單質硫，單質硫在引壓管路中沉積、固化，會引起（qǐ）引（yǐn）壓管路堵塞，不能正（zhèng）常取壓，渦街沼氣流量計不能及時（shí）得（dé）到正確的靜壓和壓差，從而造成計量偏（piān）差。前期在某氣田（tián）現場生產（chǎn）過程中經常出現（xiàn）流量計示值長期不變化的情況。對此，采取（qǔ）在渦街沼（zhǎo）氣流量計引壓（yā）管線、五閥（fá）組等部（bù）位安裝電伴熱裝置的辦法，減少單質硫在引壓管路中的析出、沉積，防止引壓管路堵塞。同時定期對引壓管（guǎn）路進行放空、清洗，確保引壓管路（lù）不堵塞。
4結束語    
由於某氣田氣質的特殊性，前期生產過程中更多的關注在選材（cái）和防腐方麵，對造成計量（liàng）偏差的因素估計不足，導致計量偏差較大;後期采取設定正確的（de）計（jì）算參數，定期清洗孔板閥、五閥組和引壓管線等措施後，圓滿解決了計量偏差問題。總體而言，類似某氣田的（de）工況使用標準渦街沼氣流（liú）量（liàng）計需注意以下問題:①設（shè）定正確的流量計算參數，及時修正氣體組分參數;②定期對標準孔板進行檢查、清洗（xǐ），發現問題後及時更換;③定期對五（wǔ）閥（fá）組及其引壓管路進行排汙驗漏檢查，冬季氣溫下降易（yì）發生凍（dòng）堵和硫沉積，需增加排（pái）汙次數。若發現五閥組及引壓管路堵塞，應及時清洗或更換，保（bǎo）證其正常運行。

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