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1.1計(jì)量?jī)x表自身引起的測(cè)量誤差
采用孔板式天然氣流量計(jì)測(cè)量,對(duì)孔板加工技術(shù)要求很高,一定要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,否則,會(huì)給流量測(cè)量結(jié)果帶來很大的誤差??装宓钠暮蛷澢强装宓闹圃彀惭b和使用中影響計(jì)量?jī)x表精度的主要因素。
1.1.1孔板安裝不當(dāng)引入的誤差
盡管安裝規(guī)范一般都能夠掌握,但有些細(xì)節(jié)往往沒有引起重視,導(dǎo)致較大的計(jì)量誤差。如密封墊片內(nèi)孔未按環(huán)室尺寸加工,墊片伸出環(huán)室,干擾流體穩(wěn)定流動(dòng);導(dǎo)壓管走向不合理,差壓無(wú)法順利傳導(dǎo);平衡器不水平,直接產(chǎn)生計(jì)量誤差等。
1.1.2孔板偏心和孔徑比大小引起的誤差
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求,孔板應(yīng)與節(jié)流裝置中的直管段對(duì)中。一般說來,孔徑比β值越高,偏心率對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度影響越大。另外根據(jù)體積流量不確定度公式:
式中:β———孔徑比;
——流出系數(shù)的不確定度;
——可膨脹系數(shù)的不確定度;
——測(cè)量管內(nèi)徑的不確定度,其值±0.4%;
——孔板開孔直徑的不確定度,其值±0.07%;
——差壓測(cè)量的不確定度,其值±0.4%;
——天然氣流動(dòng)熱力學(xué)溫度的不確定度;
——天然氣流動(dòng)時(shí)上游側(cè)的壓力測(cè)量不確定度;
——天然氣相對(duì)密度測(cè)量的不確定度,其值±0.5%;
——天然氣壓縮因子測(cè)量的不確定度,其值±0.5。
從公式(1)可以計(jì)算得出孔徑比β與流量不確定度的關(guān)系:流量不確定度基本隨著β增減而增減,當(dāng)β<0.6時(shí),不確定度的變化很小,基本為一條直線;隨著β的增大,不確定度迅速增大,當(dāng)β=0.75時(shí),不確定度達(dá)到zui大。因此應(yīng)避免采用孔徑比大的孔板。
1.1.3孔板式天然氣流量計(jì)彎曲引起的測(cè)量誤差
節(jié)流裝置中伸入管內(nèi)的墊片、焊縫等也會(huì)引起測(cè)量誤差,誤差大小與突出物位置、孔板與突出物的距離等有關(guān)。有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)β=0.7,突出物位于孔板上游管徑2倍時(shí),產(chǎn)生誤差zui大;若突出物位于孔板上游處,誤差為16%~50%。若位于下游,則對(duì)計(jì)量精度的影響相對(duì)較小。
1.2使用條件變化引起的測(cè)量誤差
這種誤差主要是由脈動(dòng)流現(xiàn)象和超量程、流程頻繁波動(dòng)等問題引起的。管道中氣體流速和壓力發(fā)生突然變化,造成脈動(dòng)流,引起差壓波動(dòng),當(dāng)節(jié)流裝置上出現(xiàn)明顯的脈動(dòng)流時(shí),計(jì)量可能產(chǎn)生較大誤差,有關(guān)文獻(xiàn)指出脈動(dòng)流引起的誤差zui大可達(dá)20%~30%。當(dāng)前,輸氣干線脈動(dòng)主要來源:一是,天然氣氣井為氣水同產(chǎn),這些井的計(jì)量差壓均發(fā)生波動(dòng);二是,長(zhǎng)輸管道或氣田管道積液造成差壓波動(dòng);三是,氣井之間的壓力干擾造成差壓波動(dòng);四是,由于小用戶用氣不均衡,氣量瞬間發(fā)生急劇變化,供氣閥突開或突關(guān)都會(huì)導(dǎo)致差壓波動(dòng)。
超量程問題大多數(shù)是由于季節(jié)不同,用量發(fā)生變化引起的,特別是蒸氣計(jì)量,冬天時(shí)流量大,夏天時(shí)流量小,有可能超過所選儀表的量程,從而引起誤差。同時(shí),城市用氣而無(wú)調(diào)峰設(shè)施的計(jì)量裝置,當(dāng)流量隨時(shí)間頻繁波動(dòng)時(shí),將會(huì)直接影響對(duì)天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確度。
1.3測(cè)量介質(zhì)條件引起的誤差
1.3.1天然氣中的雜質(zhì)
天然氣從地層中采出來,雖然經(jīng)過分離、除塵或過濾,但由于處理不*或集氣管網(wǎng)和輸氣干線內(nèi)腐蝕物的影響,使得天然氣中混有少量的液體或固體雜質(zhì),這些雜質(zhì)易聚集在孔板截面收縮、流速突變的孔口銳邊上,而孔板式天然氣流量計(jì)對(duì)孔板銳邊、截面及流線的變化非常的敏感。此外,天然氣中的雜質(zhì)還會(huì)對(duì)孔板產(chǎn)生沖刷和腐蝕,特別是對(duì)孔板直角入口邊緣和測(cè)量管內(nèi)壁的沖刷腐蝕特別嚴(yán)重,這將影響到孔板直角入口邊緣圓弧半徑和測(cè)量管內(nèi)壁相對(duì)粗糙的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),孔板流出系
數(shù)也將發(fā)生變化,使測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)不到要求。
1.3.2天然氣的含水量
天然氣的含水量也對(duì)天然氣計(jì)量準(zhǔn)確度有著很大的影響。美國(guó)雪佛龍公司和科羅拉多工程實(shí)驗(yàn)站用注水后的孔板流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量得到了:
1)孔板式天然氣流量計(jì)測(cè)量氣體流量,當(dāng)氣體中央帶少量液體時(shí),流量測(cè)量不確定度偏高,測(cè)量的濕氣流量隨β的增加而減少,在β比為0.7時(shí),測(cè)得的流量偏差為-1.7%。
2)夾帶少量液體時(shí),在β比為0.5時(shí)表明孔板性能較好,但是應(yīng)將夾帶液體在孔板上游脫出,以獲得*的計(jì)量性能。
3)舊的孔板流量計(jì)測(cè)量濕氣,孔板式天然氣流量計(jì)量值將降低3%。
1.4計(jì)量系數(shù)引起的誤差
1.4.1流出系數(shù)C對(duì)計(jì)量精度的影響
流出系數(shù)C是在上游直管段充分長(zhǎng)的試驗(yàn)條件下,并且孔板節(jié)流裝置在滿足規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)下進(jìn)行校準(zhǔn)標(biāo)定才有效。當(dāng)R較小時(shí),流出系數(shù)會(huì)變大,當(dāng)R較大時(shí),流出系數(shù)會(huì)變小。流出系數(shù)C隨流量的增大而減小,實(shí)際流量越小于刻度流量,流出系數(shù)C引起的流量誤差則越大。孔板流量計(jì)的流出系數(shù)C不是一個(gè)定值,它隨R的變化而變化,但是當(dāng)R增大到某一數(shù)值時(shí),變化量減小。對(duì)于法蘭取壓,R應(yīng)該在106以上,對(duì)于角接取壓,R應(yīng)在2×105以上。
1.4.2可膨脹系數(shù)ε對(duì)流量計(jì)量的影響
可膨脹系數(shù)ε是因氣體流經(jīng)孔板時(shí)密度產(chǎn)生變化而引入的修正系數(shù),這是流量誤差的一個(gè)重要來源。當(dāng)天然氣流量低于設(shè)計(jì)流量時(shí),實(shí)際的ε低于設(shè)計(jì)的ε,導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏?。环粗?,測(cè)量結(jié)果偏大。當(dāng)實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量一致,而靜壓P1低于設(shè)計(jì)壓力,實(shí)際的ε小于設(shè)計(jì)的ε,使流量測(cè)量偏大,反之偏小。
1.4.3天然氣壓縮因子對(duì)流量計(jì)量的影響
孔板式天然氣流量計(jì)量結(jié)果是以工作狀態(tài)下的流量形式給出,由于各地工況不同,需將流量轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下的氣體流量。在壓力不高、溫度不低的情況下,可以按照理想氣體方程進(jìn)行體積流量換算。然而,實(shí)際氣體和理想氣體總有一定差別,尤其是在管道壓力較大或是溫度變化較大的情況下,氣體并不遵循理想氣體狀態(tài)方程。天然氣壓縮系數(shù)的求解有卡茨曲線圖求解法、卡茨表求解法、查《天然氣壓縮系數(shù)速查手冊(cè)》法。
比較而言,《速查手冊(cè)》能迅速、方便地計(jì)算出壓縮系數(shù),但誤差更大。
卡茨表zui,但由于卡茨表的壓縮系數(shù)太少,當(dāng)表內(nèi)沒有對(duì)應(yīng)數(shù)值,還需用內(nèi)插法算出,使用較麻煩。
1.5其他原因引起的誤差
其他誤差因素有:管道泄露、人為破壞、管理不嚴(yán)、不合理的積算和取值方法、計(jì)量工況偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件等。積算方法本身不合理,對(duì)溫度、壓力、氣體組成的變化沒有自動(dòng)補(bǔ)償以及突發(fā)事件等毫無(wú)疑問也是引起天然氣計(jì)量誤差的原因。特別是管道泄露引起的誤差相當(dāng)大。例如節(jié)流裝置前后的差壓一般都很?。ㄓ械膬H為kPa-60kPa),管道壓力往往是它的幾十倍,如發(fā)生導(dǎo)壓管泄漏或堵塞,不僅給計(jì)量帶來誤差,而且會(huì)損壞差壓變送器。
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