瓦斯孔板流量計應用于天然氣計量時的誤差分析
點擊次數：3099 發布時間：2021-01-08 07:17:36
天然氣作為一種清潔、高能效的燃料，在各種工業和民用環境中都有良好的應用前景，對于天然氣的流量測量和貿易計量中，目前使用量*大的仍然是瓦斯孔板流量計，不過近年來其它類型的流量計，比如渦輪流量計、旋進漩渦流量計的市場點有率也在逐年提高。通常瓦斯孔板流量計的測量準確度能夠滿足**標準的要求，它由節流裝置、導壓管、差壓計、壓力計和溫度計等組成。但在實際工作中，由于節流裝置設計、制造、安裝和使用不符合標準要求，參數選擇不當，用戶負荷變化，人工取值不準等原因，都不同程度地影響著流量測量的準確度。因此，找出瓦斯孔板流量計測量誤差產生的原因及解決辦法是關系到計量準確的重要工作。通過對孔板節流裝置測量原理、安裝要求、儀表的選擇等因素的分析，指出影響瓦斯孔板流量計測量準確度的根本因素是節流裝置的幾何形狀和流動狀態是否偏離設計標準。只有使流量計在正確的工況下運行，才能減少計量誤差，確保計量準確度。
1 節流裝置對測量不同的影響
1.1 孔板制造及安裝
采用瓦斯孔板流量計時，對孔板加工的技術要求十分嚴格，必須符合**標準或部頒標準中的規定，否則，會給天然氣流量測量結果帶來誤差。
（1）孔板偏心：實驗表明，孔板偏心引起的計量誤差一般在2%以內，孔徑比β值愈高，偏心率影響愈大，所以，應避免采用β值高的孔板。
（2）孔板彎曲：由于安裝或維修不當，使孔板發生彎曲或變形，導致流量測量誤差較大。在法蘭取壓的孔板上進行測試結果，孔板彎曲產生的*大誤差約為3.5%。
（3）節流裝置內突出物：節流裝置中伸入管內的墊片、焊縫等也會使流量測量產生一定的誤差，誤差大小與突出物的位置、孔板與突出物的距離以及突出高度有關。試驗證明，當β=0.7，突出物體位于孔板上游2倍管徑處時，產生的誤差*大；若突出物位于上游孔板處，誤差為16%～50%，若將突出物位于孔板下游時，對計量準確度的影響要小些。
1.2 提高計量準確度途徑
（1）管道要求：**標準對計量管長度、直管、圓度和內表面粗糙度等都有嚴格的技術要求。當計量管*小長度不能滿足標準要求時，會給流量測量結果帶來偏差，其大小與孔徑比β和雷諾數有關，所以必須在孔板前面的直管上安裝整流器，才能保證計量準確度。
（2）安裝要求：孔板入口端面必須與管道軸線垂直，其偏差不能超過1度。安裝孔板時要注意裝入管道的方向，嚴禁反裝，必須符合標準對不同軸度公差的要求。法蘭、孔板與取壓裝置之間的密封墊片厚度不得大于0.03D。墊片的安裝不得突入直管段內或取壓裝置內腔，不得擋住取壓口及引起取壓位置的改變。新建站場必須在管道吹掃并運行幾天后，再將孔板安裝到節流裝置上，以免孔板被氣體中的液、固體雜質損傷或污染。
2 正確地時行儀表的選擇
要正確選擇與使用差壓計，差壓計量程過大，流量較小，差壓計工作在30%以下，會大大降低流量測量準確度，當計量流量減小后，要及時更換差壓計的量程彈簧或孔板規格，否則，差壓誤差會成倍增加。
在選擇儀表差壓值時，既要考慮孔徑比β，又要使經過孔板壓力損失后的壓力能滿足生產需要。法蘭取壓β值應在0.15～0.7之間，這樣既可保證計量準確度，又可以減少壓力損失。
3 管道中脈動流對于測量結果的影響
（1）脈動流的起因。管道中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，使記錄曲線變成一個寬帶。①天然氣井若為氣水同產，這些井的計量差壓均發生波動；②長輸管道或氣田管道積液造成計量差壓波動；③天然氣壓縮機的使用使計量差壓發生波動；④氣井之間的壓力干擾造成的差壓波動；⑤用戶用氣不均衡，氣量在瞬間發生急劇變化，供氣調壓閥突然開大或關小也會導致差壓波動。
（2）抑制脈動流的方法。①消除或遠離脈動源：采取控水采氣；采用高效分離器，加強氣水分離；對積存在計量管段、導壓管、流量計高低壓波紋管室中及管道中的凝析液應及時吹掃或清管。②控制計量管段下流閥：實踐證明，控制下流閥對各類脈動源引起的差壓波動都有抑制作用。③加裝緩沖罐：可在測量管段前加裝緩沖罐，可儲存和釋放氣體的能量，有效地平抑各種脈動源引起的差壓波動，也可設置專門的脈動衰減器。④提高差壓和孔徑比β：對于同一條計量管道，若要提高差壓，就要降低孔板直徑，使孔徑比β降低，為了使差壓和孔徑終都提高，必須相應減小計量管管徑。⑤安裝調壓閥：在測量點前入口處加裝調壓閥，穩定輸出壓力，可有效地減少脈動現象對計量準確度的影響。
4 本文結語
影響瓦斯孔板流量計測量準確度的根本原因是節流裝置的幾何形狀和流動狀態是否偏離設計標準。因此，在實際使用中，應嚴格按照設計要求定期對節流裝置、孔板、雙波紋差壓計進行檢查和調校，這樣才能減少計量誤差，確保計量準確度。
1 節流裝置對測量不同的影響
1.1 孔板制造及安裝
采用瓦斯孔板流量計時，對孔板加工的技術要求十分嚴格，必須符合**標準或部頒標準中的規定，否則，會給天然氣流量測量結果帶來誤差。
（1）孔板偏心：實驗表明，孔板偏心引起的計量誤差一般在2%以內，孔徑比β值愈高，偏心率影響愈大，所以，應避免采用β值高的孔板。
（2）孔板彎曲：由于安裝或維修不當，使孔板發生彎曲或變形，導致流量測量誤差較大。在法蘭取壓的孔板上進行測試結果，孔板彎曲產生的*大誤差約為3.5%。
（3）節流裝置內突出物：節流裝置中伸入管內的墊片、焊縫等也會使流量測量產生一定的誤差，誤差大小與突出物的位置、孔板與突出物的距離以及突出高度有關。試驗證明，當β=0.7，突出物體位于孔板上游2倍管徑處時，產生的誤差*大；若突出物位于上游孔板處，誤差為16%～50%，若將突出物位于孔板下游時，對計量準確度的影響要小些。
1.2 提高計量準確度途徑
（1）管道要求：**標準對計量管長度、直管、圓度和內表面粗糙度等都有嚴格的技術要求。當計量管*小長度不能滿足標準要求時，會給流量測量結果帶來偏差，其大小與孔徑比β和雷諾數有關，所以必須在孔板前面的直管上安裝整流器，才能保證計量準確度。
（2）安裝要求：孔板入口端面必須與管道軸線垂直，其偏差不能超過1度。安裝孔板時要注意裝入管道的方向，嚴禁反裝，必須符合標準對不同軸度公差的要求。法蘭、孔板與取壓裝置之間的密封墊片厚度不得大于0.03D。墊片的安裝不得突入直管段內或取壓裝置內腔，不得擋住取壓口及引起取壓位置的改變。新建站場必須在管道吹掃并運行幾天后，再將孔板安裝到節流裝置上，以免孔板被氣體中的液、固體雜質損傷或污染。
2 正確地時行儀表的選擇
要正確選擇與使用差壓計，差壓計量程過大，流量較小，差壓計工作在30%以下，會大大降低流量測量準確度，當計量流量減小后，要及時更換差壓計的量程彈簧或孔板規格，否則，差壓誤差會成倍增加。
在選擇儀表差壓值時，既要考慮孔徑比β，又要使經過孔板壓力損失后的壓力能滿足生產需要。法蘭取壓β值應在0.15～0.7之間，這樣既可保證計量準確度，又可以減少壓力損失。
3 管道中脈動流對于測量結果的影響
（1）脈動流的起因。管道中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，使記錄曲線變成一個寬帶。①天然氣井若為氣水同產，這些井的計量差壓均發生波動；②長輸管道或氣田管道積液造成計量差壓波動；③天然氣壓縮機的使用使計量差壓發生波動；④氣井之間的壓力干擾造成的差壓波動；⑤用戶用氣不均衡，氣量在瞬間發生急劇變化，供氣調壓閥突然開大或關小也會導致差壓波動。
（2）抑制脈動流的方法。①消除或遠離脈動源：采取控水采氣；采用高效分離器，加強氣水分離；對積存在計量管段、導壓管、流量計高低壓波紋管室中及管道中的凝析液應及時吹掃或清管。②控制計量管段下流閥：實踐證明，控制下流閥對各類脈動源引起的差壓波動都有抑制作用。③加裝緩沖罐：可在測量管段前加裝緩沖罐，可儲存和釋放氣體的能量，有效地平抑各種脈動源引起的差壓波動，也可設置專門的脈動衰減器。④提高差壓和孔徑比β：對于同一條計量管道，若要提高差壓，就要降低孔板直徑，使孔徑比β降低，為了使差壓和孔徑終都提高，必須相應減小計量管管徑。⑤安裝調壓閥：在測量點前入口處加裝調壓閥，穩定輸出壓力，可有效地減少脈動現象對計量準確度的影響。
4 本文結語
影響瓦斯孔板流量計測量準確度的根本原因是節流裝置的幾何形狀和流動狀態是否偏離設計標準。因此，在實際使用中，應嚴格按照設計要求定期對節流裝置、孔板、雙波紋差壓計進行檢查和調校，這樣才能減少計量誤差，確保計量準確度。