伊里德YK系列孔板流量計天然氣行業(yè)中的應(yīng)用

孔板流量計在20世紀初即使用于天然氣流量測量，經(jīng)過一個世紀漫長的發(fā)展過程，它已成為最主要的天然氣流量計，據(jù)估計，目前在國外它約占60%，而在國內(nèi)占90%以上。它是在80年代國際上對孔板流量計進行大規(guī)模研究試驗的基礎(chǔ)上進行的，總結(jié)了幾十項針對天然氣計量的專項研究，其中大部分的實驗介質(zhì)就是天然氣，可以說用孔板流量計測量天然氣流量已經(jīng)進行過非常深入細致的研究試驗，積累的實踐經(jīng)驗亦很豐富，在量的基礎(chǔ)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為結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，簡單牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用期限長，價格低廉等，整套流量計由節(jié)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家生產(chǎn)，易于形成規(guī)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(jié)流裝置、差壓變送器和流量顯示儀。在現(xiàn)場惡劣的工作條件下，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，從單井計算，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亦各不同。特別對孔板直角人口邊緣和測量管內(nèi)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(nèi)壁的相對粗糙k/d的規(guī)定標準，流出系數(shù)C將發(fā)生變化，流量測量不確定度超出估計數(shù)。輸出信號為模擬信號，重復(fù)性不高，對整套流量計的精確度影響因素多且錯綜復(fù)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)，會隨著外界環(huán)境溫度的變化而發(fā)生復(fù)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，都有可能造成過大的密度變化和壓縮系數(shù)變化。低密度氣體對某些測量方法呈現(xiàn)困難，此時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(yīng)性時，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。
      在礦場計量中或測量含有雜質(zhì)的天然氣時，雜質(zhì)會腐蝕儀表接觸件，使接觸表面結(jié)垢或析出結(jié)晶，將減少活動部件的間隙，從而改變流量計使用性能參數(shù)，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，在溫度降低時會有水凝結(jié)；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、水沉積在管線內(nèi)；它們屬于多組分流動，計量時應(yīng)謹慎對待.。經(jīng)驗表明，單相通用流量儀表用于多組分或多相流體，測量性能會改變(或大幅度改變)。單相流動的氣體有時也會呈現(xiàn)雙相，例如濕氣中水微粒隨著天然氣流動，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(yīng)。測量氣液雙相流時盡可能采用分離后分相測量，以保證最小測量不確定度，然而對有些場合這種方法不切實可行或不符合要求。 
       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(jié)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(guī)范或堵塞；節(jié)流件不同軸度等等。這些因素都有可能影響孔板的重復(fù)性，重復(fù)性是由儀器本身原理與制造質(zhì)量所決定，它在過程控制應(yīng)用中是重要的指標。而精確度除取決于重復(fù)性外，尚與量值標定系統(tǒng)有關(guān)。在實際應(yīng)用中，儀表優(yōu)良的重復(fù)性被許多因素包括流體粘度、密度等變化所干擾，都會影響測量精度。若儀表輸出特性是非線性的，則這種影響更為突出。
      流量儀表輸出主要有線性和平方根非線性兩種。大部分流量儀表的非線性誤差不列出單獨指標，而包含在基本誤差內(nèi)。然而對于寬流量范圍脈沖輸出用作總量積算的儀表，線性度是一個重要指標，使有可能在流量范圍內(nèi)用同一個儀表常數(shù)，線性度差就要降低儀表精確度。
      應(yīng)用于脈動流動場所應(yīng)注意儀表對流動階躍變化的響應(yīng)。有些使用場所要求儀表輸出跟隨流動變化，而另一些為獲得綜合平均只要求有較慢響應(yīng)的輸出。瞬態(tài)響應(yīng)(常以時間常數(shù)或響應(yīng)頻率表示，其值前者從幾毫秒到幾秒，后者在數(shù)百赫茲以下，配用顯示儀表可能相當大地延長響應(yīng)時間。Red medloc 認為儀表的流量上升和下降動態(tài)響應(yīng)不對稱會急劇增加測量誤差。 
     流量計安裝的影響
      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。
      天然氣流量計只有安裝到管道上才能對天然氣進行計量，在安裝時首先應(yīng)考慮管道的布置和天然氣的流動方向，有些雖然是能雙向工作的儀表，在安裝時也要考慮正向和反向之間測量性能是否存在差異。
      許多現(xiàn)場不能滿足孔板流量計直管段要求的長度，管線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受進口流動狀況的影響，因而必須保證良好流動狀況。輸送管道上安裝的定排量泵、往復(fù)式壓縮機、振蕩著的閥或調(diào)節(jié)器等都是常見的脈動源，上游管道布置和阻流件會引起流動擾動，另外管道直徑上和方向上的急劇改變等不良布置，都會產(chǎn)生脈動。流量計來不及跟隨記錄脈動流動，帶來測量誤差。因此應(yīng)考慮在儀表前后管道安裝支撐件。雖然脈動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振動或振動源為好。
      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(tǒng)，在儀表上或其附近結(jié)合著電子設(shè)備。儀表(設(shè)備)的輸出信號容易受大功率電源影響，大功率電源不僅會使儀表輸出脈沖波動，還會影響儀表工作性能，如電磁流量計的磁場被畸變，影響測量精度。因此電氣連接應(yīng)有抗雜散電平干擾的能力，并且信號電纜應(yīng)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因素，有時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(yù)期的情況發(fā)生了改變，使儀表的一些性能參數(shù)和硬件方面也隨之發(fā)生了改變，從而會改變流量計測量結(jié)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題。高濕度會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受環(huán)境溫度變化影響。例如，儀表尺寸變化，通過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，將降低測量準確度。
      同時影響孔板流量計計量的因素還有氣體雷諾數(shù)范圍不符合標準規(guī)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(jié)構(gòu)特點，儀器自身誤差是制造時產(chǎn)生的，安裝和使用誤差則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(jié)流安置在使用中出現(xiàn)部分偏離標準規(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準孔板計量方法)(SY/T6143-1996)的精髓，嚴格按標準規(guī)定安裝、使用、處理數(shù)據(jù)，保證天然氣計量的準確性。 
    2 測量儀表的正確選用
      測量儀表應(yīng)標準節(jié)流裝置，當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)的計量天然氣的標準出前臺，應(yīng)慎重選用，二次儀表的計量模型應(yīng)符合SY/T6143-1996的要求計算Fz能輸入組份，實時計算C值。 
   3 加強技術(shù)培訓(xùn)，借鑒國外經(jīng)驗
      引進、消化、吸收近幾年發(fā)展起來的天然氣計量新技術(shù)。從國外情況來看，在天然氣國際貿(mào)易中，能量計量幾乎已全面取代傳統(tǒng)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(tǒng)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)，開展天然氣能量計量的試驗工作，并在此基礎(chǔ)上完成標準化。為了加快試驗進度，建議引進在線氣相氣色譜系統(tǒng)和流量計算機，在消化引進技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展適合我國國情的天然氣能量計量系統(tǒng)。

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