伊里德YK系列孔板流量計天然氣行業(yè)中的應用

孔板流量計在20世紀初即使用于天然氣流量測量，經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀漫長(cháng)的發(fā)展過(guò)程，它已成為最主要的天然氣流量計，據估計，目前在國外它約占60%，而在國內占90%以上。它是在80年代國際上對孔板流量計進(jìn)行大規模研究試驗的基礎上進(jìn)行的，總結了幾十項針對天然氣計量的專(zhuān)項研究，其中大部分的實(shí)驗介質(zhì)就是天然氣，可以說(shuō)用孔板流量計測量天然氣流量已經(jīng)進(jìn)行過(guò)非常深入細致的研究試驗，積累的實(shí)踐經(jīng)驗亦很豐富，在量的基礎上產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，其標志就是標準化，即使用標準孔板流量計，可以無(wú)須校準而確定信號(差壓)與流量的關(guān)系，并估算其測量誤差，目前在全部流量計中它亦達到此標準的。
      孔板流量計的主要特點(diǎn)為結構易于復制，簡(jiǎn)單牢固，性能穩定可靠，使用期限長(cháng)，價(jià)格低廉等，整套流量計由節流裝置，差壓變送器和流量顯示儀(或流量計算機)組成。它們可以分別由不同廠(chǎng)家生產(chǎn)，易于形成規模生產(chǎn)，經(jīng)濟效益高，各部分組合非常靈活，即使目前推出的一體化孔板流量計，亦可分開(kāi)生產(chǎn)，再靈活組裝。 
      

伊里德YK系列孔板流量計一般由三部分組成：節流裝置、差壓變送器和流量顯示儀。在現場(chǎng)惡劣的工作條件下，節流裝置與差壓變送器及其連接部分引壓管線(xiàn)是使用維護的重點(diǎn)天然氣從地層中開(kāi)采出來(lái)，雖經(jīng)分離，除塵和過(guò)濾，因其所含成份十分復雜，從單井計算，集氣計量到配氣計量，氣體組分各不相同，所以節流裝置在使用中所受到的腐蝕亦各不同。特別對孔板直角人口邊緣和測量管內壁的沖刷、腐蝕尤為嚴重，這將影響孔板直角入口邊緣弧半徑rk 和測量管內壁的相對粗糙k/d的規定標準，流出系數C將發(fā)生變化，流量測量不確定度超出估計數。輸出信號為模擬信號，重復性不高，對整套流量計的精確度影響因素多且錯綜復雜，因此精確度提高的難度很大。 
     被測流體特性的影響
      由于天然氣本身的性質(zhì)，會(huì )隨著(zhù)外界環(huán)境溫度的變化而發(fā)生復雜的變化，從而影響流量計的測量精度。對于天然氣的測量，必須首先確定天然氣的工作溫度和壓力，因為外界溫度的變化，會(huì )使天然氣本身的壓力和溫度也發(fā)生變化，都有可能造成過(guò)大的密度變化和壓縮系數變化。低密度氣體對某些測量方法呈現困難，此時(shí)就要改變所選擇的測量方法，或者作溫度和(或)壓力修正，以保證測量準確準確度。因此在評估流量計的適應性時(shí)，要掌握氣體的溫度- 粘度特性。雖然氣體的粘度因溫度和壓力變化的值一般較低，但是對流量計量的精確度還是有一定的影響。
      在礦場(chǎng)計量中或測量含有雜質(zhì)的天然氣時(shí)，雜質(zhì)會(huì )腐蝕儀表接觸件，使接觸表面結垢或析出結晶，將減少活動(dòng)部件的間隙，從而改變流量計使用性能參數，降低敏感元件的靈敏度或測量性能，影響計量精度。
      對于油田濕氣(伴生氣)，其中含有大量的飽和水蒸氣，在溫度降低時(shí)會(huì )有水凝結；分離不凈的濕氣含有油滴或油污，屬于臟污介質(zhì)；間斷計量，將有油、水沉積在管線(xiàn)內；它們屬于多組分流動(dòng)，計量時(shí)應謹慎對待.。經(jīng)驗表明，單相通用流量?jì)x表用于多組分或多相流體，測量性能會(huì )改變(或大幅度改變)。單相流動(dòng)的氣體有時(shí)也會(huì )呈現雙相，例如濕氣中水微粒隨著(zhù)天然氣流動(dòng)，環(huán)境溫度或天然氣壓力偏離原定狀態(tài)，儀表就有可能不適應。測量氣液雙相流時(shí)盡可能采用分離后分相測量，以保證最小測量不確定度，然而對有些場(chǎng)合這種方法不切實(shí)可行或不符合要求。 
       儀表性能的影響
    

 伊里德IK系列孔板流量計本身引起的誤差原因主要有：孔板入口直角銳利度；管徑尺寸與計算不符；孔板厚度誤差；節流件附件產(chǎn)生臺階、偏心；孔板上游端面平度；環(huán)室尺寸產(chǎn)生臺階、偏心；取壓位置；焊接、焊縫突出；取壓孔加工不規范或堵塞；節流件不同軸度等等。這些因素都有可能影響孔板的重復性，重復性是由儀器本身原理與制造質(zhì)量所決定，它在過(guò)程控制應用中是重要的指標。而精確度除取決于重復性外，尚與量值標定系統有關(guān)。在實(shí)際應用中，儀表優(yōu)良的重復性被許多因素包括流體粘度、密度等變化所干擾，都會(huì )影響測量精度。若儀表輸出特性是非線(xiàn)性的，則這種影響更為突出。
      流量?jì)x表輸出主要有線(xiàn)性和平方根非線(xiàn)性?xún)煞N。大部分流量?jì)x表的非線(xiàn)性誤差不列出單獨指標，而包含在基本誤差內。然而對于寬流量范圍脈沖輸出用作總量積算的儀表，線(xiàn)性度是一個(gè)重要指標，使有可能在流量范圍內用同一個(gè)儀表常數，線(xiàn)性度差就要降低儀表精確度。
      應用于脈動(dòng)流動(dòng)場(chǎng)所應注意儀表對流動(dòng)階躍變化的響應。有些使用場(chǎng)所要求儀表輸出跟隨流動(dòng)變化，而另一些為獲得綜合平均只要求有較慢響應的輸出。瞬態(tài)響應(常以時(shí)間常數或響應頻率表示，其值前者從幾毫秒到幾秒，后者在數百赫茲以下，配用顯示儀表可能相當大地延長(cháng)響應時(shí)間。Red medloc 認為儀表的流量上升和下降動(dòng)態(tài)響應不對稱(chēng)會(huì )急劇增加測量誤差。 
     流量計安裝的影響
      管線(xiàn)布置的偏離造成的安裝誤差是普遍性的，其產(chǎn)生的主要原因是現場(chǎng)不能滿(mǎn)足直管段要求的長(cháng)度。
      天然氣流量計只有安裝到管道上才能對天然氣進(jìn)行計量，在安裝時(shí)首先應考慮管道的布置和天然氣的流動(dòng)方向，有些雖然是能雙向工作的儀表，在安裝時(shí)也要考慮正向和反向之間測量性能是否存在差異。
      許多現場(chǎng)不能滿(mǎn)足孔板流量計直管段要求的長(cháng)度，管線(xiàn)布置的偏離造成的安裝誤差是普遍性存在的。
      大部分流量計儀表或多或少會(huì )受進(jìn)口流動(dòng)狀況的影響，因而必須保證良好流動(dòng)狀況。輸送管道上安裝的定排量泵、往復式壓縮機、振蕩著(zhù)的閥或調節器等都是常見(jiàn)的脈動(dòng)源，上游管道布置和阻流件會(huì )引起流動(dòng)擾動(dòng)，另外管道直徑上和方向上的急劇改變等不良布置，都會(huì )產(chǎn)生脈動(dòng)。流量計來(lái)不及跟隨記錄脈動(dòng)流動(dòng)，帶來(lái)測量誤差。因此應考慮在儀表前后管道安裝支撐件。雖然脈動(dòng)緩沖器可清除或減小泵或壓縮機的影響，然而流量計還是盡可能避開(kāi)振動(dòng)或振動(dòng)源為好。
      流量計的信號輸出顯示有流量(體積流量或質(zhì)量流量)、總量、平均流速、點(diǎn)流速幾種，亦可分為模擬量(電流或電壓)和脈沖量。目前大部分儀表系統，在儀表上或其附近結合著(zhù)電子設備。儀表(設備)的輸出信號容易受大功率電源影響，大功率電源不僅會(huì )使儀表輸出脈沖波動(dòng)，還會(huì )影響儀表工作性能，如電磁流量計的磁場(chǎng)被畸變，影響測量精度。因此電氣連接應有抗雜散電平干擾的能力，并且信號電纜應盡可能遠離電力電纜和電力源，將電磁干擾和射頻干擾降，否則將影響信號的傳輸。另外流量計的安裝除了考慮以上的幾點(diǎn)因素，有時(shí)安裝還取決于流體物性。 
      環(huán)境條件方面的影響
      雖然流量計安裝能正常使用了，但因所使用環(huán)境條件與預期的情況發(fā)生了改變，使儀表的一些性能參數和硬件方面也隨之發(fā)生了改變，從而會(huì )改變流量計測量結果。例如：
      環(huán)境溫度或介質(zhì)溫度的急劇變化引起濕度方面的問(wèn)題。高濕度會(huì )加速大氣腐蝕和電解腐蝕并降低電氣絕緣，低濕度則容易感生靜電。
      儀表的電子部件和某些儀表流量檢測部分會(huì )受環(huán)境溫度變化影響。例如，儀表尺寸變化，通過(guò)儀表殼體傳熱改變流體密度和粘度等，影響到顯示儀表電子元件時(shí)，將降低測量準確度。
      同時(shí)影響孔板流量計計量的因素還有氣體雷諾數范圍不符合標準規定、管道粗糙度影響，管道粗糙度增加，管道粗糙度變化不定等等。 
      解決孔板流量計計量問(wèn)題的途徑 
    1 加強管理，提高人員素質(zhì)。
      孔板流量計易于偏離標準的原因在于儀表本身的工作原理與結構特點(diǎn)，儀器自身誤差是制造時(shí)產(chǎn)生的，安裝和使用誤差則是在安裝時(shí)或長(cháng)期使用中由于流體介質(zhì)腐蝕、磨損、沾污等造成的。因此，應嚴格按技術(shù)要求安裝流量計量系統，消除安裝誤差。
      在使用過(guò)程中，操作人員應做好系統的檢修、維護、保養工作，延長(cháng)其使用壽命，減小計量誤差。同時(shí)，在實(shí)際應用中應強化宣貫SY/T6143-1996標準力度。天然氣流量的標準孔板計量方法中提到了減少誤差的方法。如附錄節流安置在使用中出現部分偏離標準規定的處理》中規定在實(shí)際應用中采取在流出系數C中增加二個(gè)修正系數，即孔板入口尖銳度修正系數和管壁粗糙修正系數或者采用可換孔板節流裝置。因此在天然氣計量的實(shí)際應用中應深入研究，吃透天然氣流量的標準孔板計量方法)(SY/T6143-1996)的精髓，嚴格按標準規定安裝、使用、處理數據，保證天然氣計量的準確性。 
    2 測量?jì)x表的正確選用
      測量?jì)x表應標準節流裝置，當流量變化范圍大時(shí)要考慮用寬量程智能差變，其它類(lèi)型檢測儀表在相應的計量天然氣的標準出前臺，應慎重選用，二次儀表的計量模型應符合SY/T6143-1996的要求計算Fz能輸入組份，實(shí)時(shí)計算C值。 
   3 加強技術(shù)培訓，借鑒國外經(jīng)驗
      引進(jìn)、消化、吸收近幾年發(fā)展起來(lái)的天然氣計量新技術(shù)。從國外情況來(lái)看，在天然氣國際貿易中，能量計量幾乎已全面取代傳統的體積計量，而我國的天然氣計量領(lǐng)域中體積計量仍占統制地位。為了盡快與國際接軌，使用單位可以與各科研究院所聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)展天然氣能量計量的試驗工作，并在此基礎上完成標準化。為了加快試驗進(jìn)度，建議引進(jìn)在線(xiàn)氣相氣色譜系統和流量計算機，在消化引進(jìn)技術(shù)的基礎上發(fā)展適合我國國情的天然氣能量計量系統。

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