丙烯流量計應用于天然氣計量時(shí)的誤差分析
點(diǎn)擊次數：1625 發(fā)布時(shí)間：2021-01-08 07:20:41
天然氣作為一種清潔、高能效的燃料，在各種工業(yè)和民用環(huán)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，目前使用量最大的仍然是丙烯流量計，不過(guò)近年來(lái)其它類(lèi)型的流量計，比如渦輪流量計、旋進(jìn)漩渦流量計的市場(chǎng)點(diǎn)有率也在逐年提高。通常丙烯流量計的測量準確度能夠滿(mǎn)足國家標準的要求，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(shí)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(hù)負荷變化，人工取值不準等原因，都不同程度地影響著(zhù)流量測量的準確度。因此，找出丙烯流量計測量誤差產(chǎn)生的原因及解決辦法是關(guān)系到計量準確的重要工作。通過(guò)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，指出影響丙烯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(dòng)狀態(tài)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
采用丙烯流量計時(shí)，對孔板加工的技術(shù)要求十分嚴格，必須符合國家標準或部頒標準中的規定，否則，會(huì )給天然氣流量測量結果帶來(lái)誤差。
（1）孔板偏心：實(shí)驗表明，孔板偏心引起的計量誤差一般在2%以?xún)?，孔徑?beta;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(fā)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(jìn)行測試結果，孔板彎曲產(chǎn)生的最大誤差約為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(huì )使流量測量產(chǎn)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(guān)。試驗證明，當β=0.7，突出物體位于孔板上游2倍管徑處時(shí)，產(chǎn)生的誤差最大；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(shí)，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：國家標準對計量管長(cháng)度、直管、圓度和內表面粗糙度等都有嚴格的技術(shù)要求。當計量管最小長(cháng)度不能滿(mǎn)足標準要求時(shí)，會(huì )給流量測量結果帶來(lái)偏差，其大小與孔徑比β和雷諾數有關(guān)，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(xiàn)垂直，其偏差不能超過(guò)1度。安裝孔板時(shí)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(chǎng)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(zhì)損傷或污染。
2 正確地時(shí)行儀表的選擇
要正確選擇與使用差壓計，差壓計量程過(guò)大，流量較小，差壓計工作在30%以下，會(huì )大大降低流量測量準確度，當計量流量減小后，要及時(shí)更換差壓計的量程彈簧或孔板規格，否則，差壓誤差會(huì )成倍增加。
在選擇儀表差壓值時(shí)，既要考慮孔徑比β，又要使經(jīng)過(guò)孔板壓力損失后的壓力能滿(mǎn)足生產(chǎn)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(dòng)流對于測量結果的影響
（1）脈動(dòng)流的起因。管道中氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化，造成脈動(dòng)流，它能引起差壓的波動(dòng)，使記錄曲線(xiàn)變成一個(gè)寬帶。①天然氣井若為氣水同產(chǎn)，這些井的計量差壓均發(fā)生波動(dòng)；②長(cháng)輸管道或氣田管道積液造成計量差壓波動(dòng)；③天然氣壓縮機的使用使計量差壓發(fā)生波動(dòng)；④氣井之間的壓力干擾造成的差壓波動(dòng)；⑤用戶(hù)用氣不均衡，氣量在瞬間發(fā)生急劇變化，供氣調壓閥突然開(kāi)大或關(guān)小也會(huì )導致差壓波動(dòng)。
（2）抑制脈動(dòng)流的方法。①消除或遠離脈動(dòng)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(shí)吹掃或清管。②控制計量管段下流閥：實(shí)踐證明，控制下流閥對各類(lèi)脈動(dòng)源引起的差壓波動(dòng)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(dòng)源引起的差壓波動(dòng)，也可設置專(zhuān)門(mén)的脈動(dòng)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(diǎn)前入口處加裝調壓閥，穩定輸出壓力，可有效地減少脈動(dòng)現象對計量準確度的影響。
4 本文結語(yǔ)
影響丙烯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(dòng)狀態(tài)是否偏離設計標準。因此，在實(shí)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(jìn)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
采用丙烯流量計時(shí)，對孔板加工的技術(shù)要求十分嚴格，必須符合國家標準或部頒標準中的規定，否則，會(huì )給天然氣流量測量結果帶來(lái)誤差。
（1）孔板偏心：實(shí)驗表明，孔板偏心引起的計量誤差一般在2%以?xún)?，孔徑?beta;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(fā)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(jìn)行測試結果，孔板彎曲產(chǎn)生的最大誤差約為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(huì )使流量測量產(chǎn)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(guān)。試驗證明，當β=0.7，突出物體位于孔板上游2倍管徑處時(shí)，產(chǎn)生的誤差最大；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(shí)，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：國家標準對計量管長(cháng)度、直管、圓度和內表面粗糙度等都有嚴格的技術(shù)要求。當計量管最小長(cháng)度不能滿(mǎn)足標準要求時(shí)，會(huì )給流量測量結果帶來(lái)偏差，其大小與孔徑比β和雷諾數有關(guān)，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(xiàn)垂直，其偏差不能超過(guò)1度。安裝孔板時(shí)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(chǎng)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(zhì)損傷或污染。
2 正確地時(shí)行儀表的選擇
要正確選擇與使用差壓計，差壓計量程過(guò)大，流量較小，差壓計工作在30%以下，會(huì )大大降低流量測量準確度，當計量流量減小后，要及時(shí)更換差壓計的量程彈簧或孔板規格，否則，差壓誤差會(huì )成倍增加。
在選擇儀表差壓值時(shí)，既要考慮孔徑比β，又要使經(jīng)過(guò)孔板壓力損失后的壓力能滿(mǎn)足生產(chǎn)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(dòng)流對于測量結果的影響
（1）脈動(dòng)流的起因。管道中氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化，造成脈動(dòng)流，它能引起差壓的波動(dòng)，使記錄曲線(xiàn)變成一個(gè)寬帶。①天然氣井若為氣水同產(chǎn)，這些井的計量差壓均發(fā)生波動(dòng)；②長(cháng)輸管道或氣田管道積液造成計量差壓波動(dòng)；③天然氣壓縮機的使用使計量差壓發(fā)生波動(dòng)；④氣井之間的壓力干擾造成的差壓波動(dòng)；⑤用戶(hù)用氣不均衡，氣量在瞬間發(fā)生急劇變化，供氣調壓閥突然開(kāi)大或關(guān)小也會(huì )導致差壓波動(dòng)。
（2）抑制脈動(dòng)流的方法。①消除或遠離脈動(dòng)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(shí)吹掃或清管。②控制計量管段下流閥：實(shí)踐證明，控制下流閥對各類(lèi)脈動(dòng)源引起的差壓波動(dòng)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(dòng)源引起的差壓波動(dòng)，也可設置專(zhuān)門(mén)的脈動(dòng)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(diǎn)前入口處加裝調壓閥，穩定輸出壓力，可有效地減少脈動(dòng)現象對計量準確度的影響。
4 本文結語(yǔ)
影響丙烯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(dòng)狀態(tài)是否偏離設計標準。因此，在實(shí)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(jìn)行檢查和調校，這樣才能減少計量誤差，確保計量準確度。