标准孔板流量计测量天然气流量计量附加误差分析
流量测量用标准孔板流量计的历史悠久，应用广泛。它的特点是结构简单，使用寿命长，适应性较广。目前，标准节流装置的结构已经标准化，有可靠的试验数据，只要严格遵照GB/T21446-2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》标准中的加工和安装要求，就可以根据计算结果制造和使用，不必单独检定就能保证计量装置的准确性。但由于标准孔板流量计的设计安装要求及气质要求比较苛刻，在实际的工况条件下很难符合标准要求，容易造成流量计产生计量附加误差。结合现场实际情况，对产生计量附加误差的原因进行分析并探讨解决方法。 上下游直管段长度不够 1 产生误差的原因 上下游直管段长度不够，气流得不到充分发展，将使计量结果造成较大误差。计量标准规定的最短直管段长度，在现场实际中一般很难得到满足，特别是由于输气工艺等原因，计量装置的上游往往都存在弯头。如果是单弯头或平面双弯头将使计量结果偏高[1];对于多个弯头，将使计量结果偏低。 2 解决措施 应该在节流装置之前加装整流器，避免旋转流、涡流对计量的影响。 天然气的气质和气流条件 1 产生误差的原因 GB/T21446-2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》标准中规定，通过孔板的天然气是经净化处理后的天然气，气流的流动应是保持亚音速的、稳定的或仅随时间缓慢变化的。气流是均匀单相的牛顿流体。若气体含有质量分数不超过2%的固体或液体微粒，且成均匀分散状态，也可以认为是均匀单相的牛顿流体。气流流经孔板以前，其流束应与管道轴线平行，气流流动应为充分发展紊流且无旋涡，管道横截面所有点上的旋涡角小于2°即认为无旋涡。 通过计量调查发现，目前在油田天然气计量中约50%的计量点其气流条件具有以下两个特点。
(1)气体流量不稳定，并随时间周期性地大幅度变化，属脉动流体。产生脉动源的原因[2]：①往复式压缩机、发动机和叶片式增压机;②调压阀猛开关或者阀芯松动和磨损;③大量水或油的冷凝物在管线中不规则运动。 (2)气质中含水量大，并夹带原油及微量颗粒杂质，气流流经节流装置时产生凝析液。气质、气流条件达不到GB/T21446-2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》标准中规定的要求，必将产生计量附加误差。为了获得准确的计量值，必须抑制气流的脉动及消除气质中的水分和杂质。 2 解决措施 进入流量计的气体必须先通过气液分离器、过滤器。 (1)把测量管装在对消除脉动来说较为有利的位置，例如装在调压阀的入口或远离脉动源处。 (2)为了减少脉动幅度，可在脉动源和测量管之间的管线上加装一个容器，或者设计专门的脉动衰减器。把节流阀或限流器装在脉动源和测量管之间是减少脉动的最有效方法，但是这种方法压力下降过大，除非条件许可，否则不宜采用。 (3)在差压仍然保持较高的操作前提下，可用较小的测量管，而孔板开孔直径基本不变。 (4)在流量计前、后取压管出口处分别加装一个具有一定容积的气液分离器，使进入流量计的差、静压信号达到先气液分离及缓冲后再进入计量装置。 (5)导压管路上的上、下游导压阀应选用大通径的球型阀。 (6)为了防止导压管的冻堵，必须对导压管路进行保温，并增加加热补偿保温措施。 (7)对于因下游波动源而引起计量点气流脉动的情况，可通过调整流量计下游侧阀门的阀位(关小)，使计量点气流脉动幅度减小。试验证明，采用关小计量管下游阀的方法来控制气流的脉动，效果是十分明显的，此方法在实际使用时，必须在确保安全生产的情况下进行。 试验证明通过上述方法能有效地抑制气流的脉动、消除气质中的水分及杂质，减少流量计的计量附加误差。 标准孔板
1 产生误差的原因 (1)在长时间的使用过程中，标准孔板由于被天然气的侵蚀或机械磨损而产生变形，孔板的光洁度下降，入口的尖锐程度变圆，使其圆弧半径不能满足标准要求;尖锐度变圆后对计量的影响是使计量数据比实际流量偏低，最多可能偏低10%。 (2)标准中规定孔板厚度E应介于孔板开孔厚度е与0.05D之间。如果超出这个范围，将使气流流过孔板的阻力损失增大，使计量值比实际流量高，造成1%以内的附加计量误差。 (3)孔板孔径尺寸测量不准确。没有及时送到检定部门进行检定，而是用游标卡尺在现场进行测量。由于没有在标准状况下(绝对压力为101.325kPa、热力学温度为293.15K)进行检定，当现场温度较高时，所测孔板孔径值将偏高，造成流量计算值比实际流量值偏高。 (4)孔板装反，使差压降低，造成计量气量比实际气量偏小约10%～17%。 2 解决措施 (1)在孔板设计、加工、检验、安装和使用中，一定要确保符合标准。如确保孔板平整干净、不变形、无缺口和无撞擦伤，直角入口边缘尖锐，正确安装等都是十分重要的。 (2)定期对孔板进行检查、清洗，按检定周期及时送到检定部门进行检定。 (3)为了避免人为过失造成的计量误差，要加强对计量的管理和对人员的培训工作。 差压变送器 1 产生误差的原因 差压变送器的准确度及性能对流量计的计量结果影响较大。实际工作中，由于没有按照设计要求进行差压变送器的选型、安装和使用中的维护保养，导致流量计产生计量附加误差的情况是经常发生的。 (1)差压变送器的准确度等级和量程范围的选择不正确，没有按照GB/T18603-2001《天然气计量系统技术要求》要求进行选型，造成“小马拉大车或大马拉小车”现象的出现，导致了计量附加误差。
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