關(guān)于沼氣流量計在天然氣處理深冷裝置中存在問題分析
點擊次數(shù)：2750 發(fā)布時間：2021-01-08 05:50:41
本文概述：
流量測量與計量與測量是天然氣采集與供應(yīng)過程中重要的環(huán)節(jié)，無論是對于核算產(chǎn)部門采輸和衡量天然氣用氣效率的主要技術(shù)指標(biāo)。還是用于銷售部門的不實現(xiàn)公平的貿(mào)易結(jié)算，都具有重要的作用與意義。對天然氣實現(xiàn)準(zhǔn)確的計量能夠為改進生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本、確保安全生產(chǎn)等提供依據(jù)，提高經(jīng)濟效益和社會效益。本文就沼氣流量計在天然氣處理中的遇到了一些問題和解決方法作一個簡單的分析。
1、天然氣深冷裝置計量的現(xiàn)狀
天然氣是一種高效、清潔燃料和優(yōu)質(zhì)的化工原料。中國是天然氣資源比較豐富的大國，資料顯示，我國天然氣遠(yuǎn)景儲量達3.8×1013m3(38萬億m3)，目前已探明儲量就有1.6×1012m3(1.6萬億m3)。天然氣流量計量已經(jīng)成為天然氣工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要組成部分，在企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理中，流量計量是一項日常進行的重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。目前在我們油氣初加工深冷裝置中，天然氣的計量采用的是大慶橈興公司生產(chǎn)的沼氣流量計。
2、沼氣流量計的結(jié)構(gòu)原理及特點
沼氣流量計屬于節(jié)流裝置又稱為差壓式流量計，是由一次檢測件(節(jié)流件)和二次裝置(差壓變送器和流量顯示儀)組成，廣泛應(yīng)用于氣體、蒸汽和液體的流量測量。沼氣流量計用于天然氣流量測量具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，性能穩(wěn)定，使用壽命長、價格低等特點，因此是天然氣計量的主要儀表。
沼氣流量計的結(jié)構(gòu)原理： 在管路上裝有一塊孔板，孔板兩側(cè)接測壓管，分別與U型壓差計相連接。沼氣流量計是利用流體通過銳孔的節(jié)流作用，使流速增大，壓強減小，造成孔板前后壓強差，作為測量的依據(jù)。
3、目前沼氣流量計計量中存在的問題及產(chǎn)生的原因
沼氣流量計自20世紀(jì)70年代引入我國使用，逐步在天然氣流量計量中獲得了廣泛應(yīng)用。1983年我國制定了天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并于1996年經(jīng)過修訂，成為現(xiàn)在執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)：《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法》(SY/6143-1996)，此標(biāo)準(zhǔn)在孔板的結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)要求、節(jié)流裝置的取壓方式、使用方法以及流量計算及其不確定度方面進行了規(guī)范，為天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。但沼氣流量計在天然氣流量計量中還存在不少問題。沼氣流量計由三部分組成：節(jié)流裝置、差壓變送器和流量顯示儀。由于現(xiàn)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(jié)流裝置與差壓變送器及其連接部分引壓管線是使用維護的重點。《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法》(SY/6143-1996)中指出，天然氣從地層中開采出來，雖經(jīng)分離、除塵和過濾，因其所含成份十分復(fù)雜，從單井計量、集氣計量到配氣計量，氣體組分各不相同，所以節(jié)流裝置在使用中所受到的腐蝕程度亦各不同。特別對孔板直角入口邊緣和測量管內(nèi)壁的沖刷、腐蝕尤為嚴(yán)重，這將影響孔板直角入口邊緣弧半徑rk和測量管內(nèi)壁的相對粗糙k/d，使其超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致流出系數(shù)c發(fā)生變化，*終使流量測量不確定度超出估計數(shù)。
3．1儀器本身產(chǎn)生的誤差(1)孔板入口直角銳利度超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；(2)管徑尺寸與計算不符；(3)孔板厚度誤差；(4)節(jié)流件附件產(chǎn)生臺階、偏心；(5)孔板上游端面平度；(6)環(huán)室尺寸產(chǎn)生臺階、偏心；(7)取壓位置；(8)焊接、焊縫突出；(9)取壓孔加工不規(guī)范或堵塞；(10)節(jié)流件不同軸度。3．2安裝誤差 管線布置的偏離，管線布置的偏離造成的安裝誤差是普遍性的，其產(chǎn)生的主要原因是現(xiàn)場不能滿足直管段要求的長度。
3．3使用誤差
(1)孔板彎曲(變形)；(2)上游測量管沉積臟物；(3)上游端面沉積臟物；(4)孔板入口直角邊緣變鈍、破損；(5)雷諾數(shù)范圍不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；(6)管道粗糙度影響（管道粗糙度增加、管道粗糙度變化）。
在深冷裝置中，處理的天然氣中雜質(zhì)比較多，容易在上游斷面沉積贓物，間接導(dǎo)致在差壓變送器的正負(fù)壓室形成積液，這樣就導(dǎo)致了差壓變送的零點發(fā)生飄移，大大降低了計量的準(zhǔn)確性。為了避免贓物沉積，需將沼氣流量計中的孔板定期的搖出進行清理，但是這需要多方面的配合才能完成這項工作，增加裝置的啟停次數(shù)，降低了產(chǎn)品的收率，直接影響到了生產(chǎn)效益，加大了生產(chǎn)成本。
4、解決天然氣孔板計量問題的途徑4．1依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，加強儀表的安裝、使用、維護等管理，消除人為誤差
沼氣流量計的安裝和使用誤差是在安裝時或長期使用中由于流體介質(zhì)腐蝕、磨損、沾污等造成的。因此，應(yīng)嚴(yán)格按技術(shù)要求安裝流量計量系統(tǒng)，消除安裝誤差。在使用過程中，操作人員應(yīng)做好系統(tǒng)的檢修、維護、保養(yǎng)工作，延長其使用壽命，減小計量誤差。同時，在實際應(yīng)用中應(yīng)強化宣貫徹SY/T6143-1996標(biāo)準(zhǔn)力度，《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法》 （SY/6143-1996)中提到了減少誤差的方法。附錄《節(jié)流裝置在使用中出現(xiàn)部分偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的處理》中規(guī)定，在實際應(yīng)用中采取在流出系數(shù)C中增加二個修正系數(shù)，即孔板入口尖銳度修正系數(shù)和管壁粗糙修正系數(shù)，或者采用可換孔板節(jié)流裝置。因此在天然氣計量的實際應(yīng)用中應(yīng)深入研究，吃透《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法》(SY/T6143-1996)的精髓，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安裝、使用、處理數(shù)據(jù)，保證天然氣流量計量的準(zhǔn)確性。
4．2正確選用配套的儀表測量儀表應(yīng)*選標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，當(dāng)流量變化范圍大時要考慮用寬量程智能差變，其它類型檢測儀表在相應(yīng)的計量天然氣的標(biāo)準(zhǔn)出前臺，應(yīng)慎重選用。二次儀表的計量模型應(yīng)符合 SY/T6143-1996的要求，能輸入組份實時計算C值。
4．3消除氣流中的脈動流
管道中由于氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化，造成脈動流，它能引起差壓的波動，而節(jié)流裝置的流量計算公式是以蘭孔板的穩(wěn)定流動為基礎(chǔ)的，當(dāng)測量點有脈動現(xiàn)象時，穩(wěn)定原理不能成立，從而影響測量精度，產(chǎn)生計量誤差。
脈流流量總不確定度等于按GB/T2624-93計算的測量誤差與脈動附加不確定度的合成。
因此，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(yīng)選擇內(nèi)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(tǒng)中產(chǎn)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(tǒng)或低處安裝分液器來處理。
4．4計量裝置的設(shè)計安裝應(yīng)符合SY/T 6143-1996
由于影響沼氣流量計測量精度的根本原因是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動動態(tài)是否偏離設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此在使用過程中必須定期做好系統(tǒng)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(shù)的變化，應(yīng)進行及時修正。可采用全補償?shù)牧髁坑嬎銠C的積算方案，以減少計量誤差，確保計量精度。
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1、天然氣深冷裝置計量的現(xiàn)狀
天然氣是一種高效、清潔燃料和優(yōu)質(zhì)的化工原料。中國是天然氣資源比較豐富的大國，資料顯示，我國天然氣遠(yuǎn)景儲量達3.8×1013m3(38萬億m3)，目前已探明儲量就有1.6×1012m3(1.6萬億m3)。天然氣流量計量已經(jīng)成為天然氣工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要組成部分，在企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理中，流量計量是一項日常進行的重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。目前在我們油氣初加工深冷裝置中，天然氣的計量采用的是大慶橈興公司生產(chǎn)的沼氣流量計。
2、沼氣流量計的結(jié)構(gòu)原理及特點
沼氣流量計屬于節(jié)流裝置又稱為差壓式流量計，是由一次檢測件(節(jié)流件)和二次裝置(差壓變送器和流量顯示儀)組成，廣泛應(yīng)用于氣體、蒸汽和液體的流量測量。沼氣流量計用于天然氣流量測量具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，性能穩(wěn)定，使用壽命長、價格低等特點，因此是天然氣計量的主要儀表。
沼氣流量計的結(jié)構(gòu)原理： 在管路上裝有一塊孔板，孔板兩側(cè)接測壓管，分別與U型壓差計相連接。沼氣流量計是利用流體通過銳孔的節(jié)流作用，使流速增大，壓強減小，造成孔板前后壓強差，作為測量的依據(jù)。
3、目前沼氣流量計計量中存在的問題及產(chǎn)生的原因
沼氣流量計自20世紀(jì)70年代引入我國使用，逐步在天然氣流量計量中獲得了廣泛應(yīng)用。1983年我國制定了天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并于1996年經(jīng)過修訂，成為現(xiàn)在執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)：《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法》(SY/6143-1996)，此標(biāo)準(zhǔn)在孔板的結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)要求、節(jié)流裝置的取壓方式、使用方法以及流量計算及其不確定度方面進行了規(guī)范，為天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。但沼氣流量計在天然氣流量計量中還存在不少問題。沼氣流量計由三部分組成：節(jié)流裝置、差壓變送器和流量顯示儀。由于現(xiàn)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(jié)流裝置與差壓變送器及其連接部分引壓管線是使用維護的重點。《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法》(SY/6143-1996)中指出，天然氣從地層中開采出來，雖經(jīng)分離、除塵和過濾，因其所含成份十分復(fù)雜，從單井計量、集氣計量到配氣計量，氣體組分各不相同，所以節(jié)流裝置在使用中所受到的腐蝕程度亦各不同。特別對孔板直角入口邊緣和測量管內(nèi)壁的沖刷、腐蝕尤為嚴(yán)重，這將影響孔板直角入口邊緣弧半徑rk和測量管內(nèi)壁的相對粗糙k/d，使其超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致流出系數(shù)c發(fā)生變化，*終使流量測量不確定度超出估計數(shù)。
3．1儀器本身產(chǎn)生的誤差(1)孔板入口直角銳利度超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；(2)管徑尺寸與計算不符；(3)孔板厚度誤差；(4)節(jié)流件附件產(chǎn)生臺階、偏心；(5)孔板上游端面平度；(6)環(huán)室尺寸產(chǎn)生臺階、偏心；(7)取壓位置；(8)焊接、焊縫突出；(9)取壓孔加工不規(guī)范或堵塞；(10)節(jié)流件不同軸度。3．2安裝誤差 管線布置的偏離，管線布置的偏離造成的安裝誤差是普遍性的，其產(chǎn)生的主要原因是現(xiàn)場不能滿足直管段要求的長度。
3．3使用誤差
(1)孔板彎曲(變形)；(2)上游測量管沉積臟物；(3)上游端面沉積臟物；(4)孔板入口直角邊緣變鈍、破損；(5)雷諾數(shù)范圍不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；(6)管道粗糙度影響（管道粗糙度增加、管道粗糙度變化）。
在深冷裝置中，處理的天然氣中雜質(zhì)比較多，容易在上游斷面沉積贓物，間接導(dǎo)致在差壓變送器的正負(fù)壓室形成積液，這樣就導(dǎo)致了差壓變送的零點發(fā)生飄移，大大降低了計量的準(zhǔn)確性。為了避免贓物沉積，需將沼氣流量計中的孔板定期的搖出進行清理，但是這需要多方面的配合才能完成這項工作，增加裝置的啟停次數(shù)，降低了產(chǎn)品的收率，直接影響到了生產(chǎn)效益，加大了生產(chǎn)成本。
4、解決天然氣孔板計量問題的途徑4．1依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，加強儀表的安裝、使用、維護等管理，消除人為誤差
沼氣流量計的安裝和使用誤差是在安裝時或長期使用中由于流體介質(zhì)腐蝕、磨損、沾污等造成的。因此，應(yīng)嚴(yán)格按技術(shù)要求安裝流量計量系統(tǒng)，消除安裝誤差。在使用過程中，操作人員應(yīng)做好系統(tǒng)的檢修、維護、保養(yǎng)工作，延長其使用壽命，減小計量誤差。同時，在實際應(yīng)用中應(yīng)強化宣貫徹SY/T6143-1996標(biāo)準(zhǔn)力度，《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法》 （SY/6143-1996)中提到了減少誤差的方法。附錄《節(jié)流裝置在使用中出現(xiàn)部分偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的處理》中規(guī)定，在實際應(yīng)用中采取在流出系數(shù)C中增加二個修正系數(shù)，即孔板入口尖銳度修正系數(shù)和管壁粗糙修正系數(shù)，或者采用可換孔板節(jié)流裝置。因此在天然氣計量的實際應(yīng)用中應(yīng)深入研究，吃透《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法》(SY/T6143-1996)的精髓，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安裝、使用、處理數(shù)據(jù)，保證天然氣流量計量的準(zhǔn)確性。
4．2正確選用配套的儀表測量儀表應(yīng)*選標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，當(dāng)流量變化范圍大時要考慮用寬量程智能差變，其它類型檢測儀表在相應(yīng)的計量天然氣的標(biāo)準(zhǔn)出前臺，應(yīng)慎重選用。二次儀表的計量模型應(yīng)符合 SY/T6143-1996的要求，能輸入組份實時計算C值。
4．3消除氣流中的脈動流
管道中由于氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化，造成脈動流，它能引起差壓的波動，而節(jié)流裝置的流量計算公式是以蘭孔板的穩(wěn)定流動為基礎(chǔ)的，當(dāng)測量點有脈動現(xiàn)象時，穩(wěn)定原理不能成立，從而影響測量精度，產(chǎn)生計量誤差。
脈流流量總不確定度等于按GB/T2624-93計算的測量誤差與脈動附加不確定度的合成。
因此，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(yīng)選擇內(nèi)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(tǒng)中產(chǎn)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(tǒng)或低處安裝分液器來處理。
4．4計量裝置的設(shè)計安裝應(yīng)符合SY/T 6143-1996
由于影響沼氣流量計測量精度的根本原因是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動動態(tài)是否偏離設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此在使用過程中必須定期做好系統(tǒng)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(shù)的變化，應(yīng)進行及時修正。可采用全補償?shù)牧髁坑嬎銠C的積算方案，以減少計量誤差，確保計量精度。
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