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孔板流量計用“人、機、料、環、法”的新方法有效避免計量誤差增加準確性

作者: 來源: 發布時間:2018-04-25 10:06:48

    我們三暢儀表介紹了孔板流量計計量原理, 提出一種新的方法:“人、機、料、環、法” , 用以識別孔板計量誤差, 然后采取有效措施消除或減小孔板計量誤差, 從而提高天然氣流量計量的準確度。

孔板流量計用“人、機、料、環、法”的新方法有效避免計量誤差增加準確性
 

1、前言:
  天然氣流量計量已經成為天然氣工業生產發展的重要組成部分 ,在企業生產和經營管理中, 流量計量是一項日常進行的重要的技術基礎工作。流量計量既是天然氣供需雙方貿易結算的依據 ,又是生產部門采輸和衡量天然氣用氣效率的主要技術指標。天然氣的準確計量不但能實現公平的貿易結算, 而且能為改進生產工藝, 提高產品質量 ,降低產品生產成本, 確保安全生產等提供依據 , 提高經濟效益和社會效益。目前國內天然氣輸送貿易結算流量計有許多種, 而標準孔板計量是zui廣泛的采用的計量方式。如何識別、消除或減少孔板計量誤差, 提高孔板計量的準確度是我們計量工作的重點。
 
2、孔板計量的測量原理:
2.1、計量原理:
  天然氣流經節流裝置時, 流速將在孔板處形成局部收縮, 從而使流速增加, 靜壓力降低 , 于是在孔板前后便產生了壓差, 氣流的流速愈大 , 孔板前后產生的壓差愈大,從而通過測量壓差來衡量天然氣流過節流裝置的流量大小。這種測量流量方法是以流動連續性方程(質量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎的。

2.2 、計算公式:
  標準 SY/T 6143 -2004 的流量計算實用公式為:
  qvn =AvnCEd 2FGεFZF T    P 1  p式中:qvn —天然氣在標準參比條件下的體積流量 ;Avn —體積流量計量系數視采用單位而定;C —流出系數;FT —流動溫度系數 ;P 1 —孔板上游側取壓孔氣流絕對靜壓 ,單位為兆帕(M Pa);Δp —氣體流經孔板時產生的差壓,單位為帕(Pa)。

孔板流量計用“人、機、料、環、法”的新方法有效避免計量誤差增加準確性

3 、孔板計量誤差的識別與對策:
  誤差指的是測量結果與被測量真值(約定真值)的差異,要準確識別孔板計量誤差, 首先需要清楚孔板計量誤數;E —漸進速度系數 ;d —孔板開孔直徑 ,單位為毫米 ;
  差產生的原因 ,我們通常采用“人、機、料、環、法” 查找孔板計量誤差。“人”指的是測量人員,“機”指的是孔板計量系統 ,“料”指的是天然氣 ,“環”指的是環境 ,“法”指的是測量方法。通過“人、機、料、環、法” 識別出孔板計量誤差,然后采取有效措施消除或減小孔板計量誤差。
  從“人”入手 ,識別人為誤差。由于測量人員的操作不當而造成計量誤差是人為誤差。如:供氣差壓控制不當 ,出現低量程或超量程情況,孔板臟污沒有及時清洗等情況都將出現人為誤差。另外由于現場安裝很大一部分儀表在露天或者室外工作條件惡劣的情況下 , 節流裝置與差壓變送器及其連接部分引壓管線使用維護不到位 , 也容易產生人為誤差。要消除人為誤差,就需要加強計量管理,規范計量操作規程,強化計量人員培訓,提高操作人員技術素質,積極引進吸收國內外先進的天然氣計量技術。
  從“機”入手 ,識別孔板計量系統誤差。標準孔板計量系統產生誤差的原因主要有以下幾個方面:
  (1)孔板閥上下游直管段長度不夠導致產生系統誤差。標準 SY/ T 6143 -2004 規定了孔板上下游zui短直管段長度,見表 1 。
  根據標準規定的上下游zui短直管段長度 , 檢查孔板計量系統是否存在孔板閥上下游直管段長度不夠的現象 ,若存在則需要對計量系統進行改造,在孔板閥前加裝流動調整器 ,以符合計量標準的要求。
  (2)導壓管路。它是孔板流量計的薄弱環節, 據統計孔板流假信號等等, 約占全部故障率的 70 %。要消除差壓信號管路帶來的系統誤差主要從三方面入手, 一是導壓管應垂直或傾斜敷設 ,起傾斜度不小于 1∶12 ,粘度高的流體 , 其傾斜度應更增大。二是正負導壓管應盡量靠近敷設 , 防止兩管子溫度不同使信號失真。三是嚴寒地區導壓管應加防凍保護 ,用電或蒸汽加熱保溫, 要防止過熱 ,導壓管中流體汽化會產生假差壓。四是導壓管的長度和內徑 應按表 2 規定選用。
      
    導壓管直徑/ mm 7 ~ 9 10 13 (3)直管段粗糙度增加導致系統誤差。由于天然氣含有少量腐蝕氣體和雜質 ,這將對管道內壁產生一定的腐蝕, 時間一長 ,管道粗糙度將增加。要消除直管段粗糙度增加導致系統誤差的方法一是定期對直管段進行清洗,二是若直管段內壁腐蝕太厲害 ,就需更換直管段, 三是增加直管段粗糙度修正系數減少誤差。
(4)儀表自身誤差 。測量壓力 、差壓 、溫度等計量儀表以及孔板本身都具有一定誤差, 要減少儀表自身帶來的計量誤差可以從以下幾個方面入手 :一是選用儀表要綜合考慮儀表性能、流體特性、安裝條件、環境條件和經濟五個方面的因素正確選取合適的計量儀表。二是儀表量程選用合適 ,差壓儀表量程宜在滿量程 10 %~ 90 %, 壓力儀表量程宜在滿量程 30 %~ 75 %,溫度測量儀表量程宜在滿量程 30 %~ 70 %。根據輸氣流量選擇合適內徑的標準孔板。三是在使用過程中必須定期做好計量儀表的校檢、維護工作 ,對于實際使用中的壓力、溫度、流量等工況參數的變化, 應進行及時修正。
 
3.3、從“料”入手,識別天然氣實際物理性質的不確定度因素帶來的計量誤差
(1)多相、非牛頓流體帶來的計量誤差。標準 SY/T6143 -2004 要求流經流量計的流體必須是均勻單相的牛頓流體。但是實際輸送的天然氣不能完全滿足條件。美國雪佛龍公司和科羅拉多工程試驗站的試驗研究結果表明:用孔板流量計測量氣體流量, 當氣體中夾帶少量液體時 ,流量測量不確定度偏高 ,測量的濕氣流量隨 β 的增加而減少 ,在β 比為 0.7 時, 測得的流量偏差為 -1.7 %。要消除多相、非牛頓流體帶來的計量誤差 ,需要對天然氣進行分離過濾后再進行計量。
度參數是天然氣測量中極為重要的物性參數 , 密度測量的不準確度對整個測量系統的不準確度有著很大影響。所以為了準確進行天然氣計量 ,選用在線色譜儀進行組分在線分析是十分必要的。
3.4、從“環”入手 ,識別環境影響帶來的計量誤差外界環境對孔板計量影響主要有 :
(1)外界溫度與天然氣溫度溫差過大時造成的溫度測量誤差。要減少溫度測量誤差需要對溫度計規范安裝 :溫度計套管或插孔管要伸入管道至公稱內徑的三分之一到三分之二處 ,并將溫度計安裝在孔板下游側直管段以外的地方。
(2)雷電影響 。加裝浪涌保護器保護計量儀表不受損壞。
  2.5 從“法”入手 ,識別測量方法帶來的計量誤差。標準 SY/T 6143 -2004 明文規定不適用于脈動流的流量測量。而輸氣管道中由于氣體的流速和壓力發生突然變化 ,造成脈動流,它能引起差壓的波動, 而節流裝置的流量計算公式是以蘭孔板的穩定流動為基礎的 , 當測量點有脈動現象時 ,穩定原理不能成立, 從而影響測量精度 , 產生計量誤差。為了保證天然氣計量精度, 必須抑制脈動流。常用的措施有:(1)在滿足計量能力的條件下 ,應選擇內徑較小的測量管, 提高差壓和孔徑比;(2)采用短引壓管線,減少管線中的阻力件 ,并使上下游管線長度相等 ,減少系統中產生諧振和壓力脈動振幅增加 ;(3)從管
線中消除游離液體 ,管線中的積液引起的脈動可采用自動清管系統或低處安裝分液器來處理。
 
4 、結論:
  孔板流量計是一種從設計、制造到安裝使用要求很嚴格的儀表, 任何一個環節的失誤都會產生很大的誤差 ,但是孔板流量計是zui為成熟的天然氣計量儀表 , 標準化程度zui高,如果嚴格遵循標準規定,它的精確測量是可保證的。文章通過產生一種常用的方法 :“ 人、機、料、環、法” ,識別出孔板計量誤差 ,然后采取有效措施消除或減小孔板計量誤差 ,從而提高天然氣流量計量的準確度。

下一篇:針對濕天然氣井口計量研發的雙槽形孔板流量計系統數學計量模型

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