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1.計(jì)量中存在的問題
標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)是一種間接的、綜合參數(shù)的技術(shù)測(cè)量,使用儀表多,影響因素復(fù)雜。正常情況下其測(cè)量精度能滿足GB2624-93標(biāo)準(zhǔn)和SY/T6143-1996(天然氣流量計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》標(biāo)準(zhǔn)的要求。在實(shí)際工作中,偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響,有的可定量估算并進(jìn)行修正,有的只能估計(jì)其變化趨勢(shì),但有的是多種條件同時(shí)偏離,這就產(chǎn)生了常復(fù)雜的情況。因?yàn)橐话阄墨I(xiàn)只介紹某一條件偏離引起的誤差,缺少多種條件同時(shí)偏離時(shí)誤差測(cè)量的相關(guān)資料。大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,出現(xiàn)計(jì)量問題的主要原因是節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)、制造、安裝使用和工況條件偏離了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍。其主要表現(xiàn)如下:
(1)沒有嚴(yán)格按SY/ T6)43-1996標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì),制造和安裝。選擇測(cè)量管徑過大,長(zhǎng)期處于低雷諾整數(shù)下進(jìn)行,上下游管段未按標(biāo)準(zhǔn)要求安裝配套,管內(nèi)徑未實(shí)測(cè),管內(nèi)粗糙度超出允許限度,取壓孔加工不規(guī)范或堵塞,孔板加工及安裝不符合規(guī)定。上述不符合規(guī)定的條件,破壞了正常流動(dòng)狀態(tài),可能給計(jì)量結(jié)果造成1%~5%甚至更高的誤差。
(2)沒有嚴(yán)格執(zhí)行管理規(guī)程中維修和定期檢驗(yàn)的要求。沒有定期檢查清洗節(jié)流裝置,孔板取壓裝置嚴(yán)重污染;孔板迎流面污物堆積,使計(jì)量結(jié)果偏低,附加誤差無法估計(jì);孔板反裝.可產(chǎn)生15%以上的負(fù)偏差;計(jì)量旁路管道閥門內(nèi)漏,使計(jì)量值偏低;計(jì)量檢測(cè)工具使用維護(hù)不當(dāng),造成測(cè)量參數(shù)的附加誤差。
(3)不合理的積算方法和取值方法,計(jì)量情況偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件。積算方法本身的不合理,對(duì)溫度,壓力,氣體組成的變化沒有自動(dòng)補(bǔ)償;流量隨時(shí)間變化波動(dòng)頻策,特別是供城鎮(zhèn)用氣而無調(diào)峰設(shè)施的計(jì)量裝里,直接影響天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確度。
2.提高天然氣流量計(jì)量準(zhǔn)確度的措施
天然氣流量計(jì)量精度與孔板、取壓裝置、管道條件、安裝質(zhì)量、計(jì)量?jī)x表、積算方法等諸多因素有關(guān),為提高流量計(jì)量準(zhǔn)確度,可采取以下具體措施。
(1)嚴(yán)格貫徹標(biāo)準(zhǔn)
SY/T6143-1996標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量管長(zhǎng)度、直管、內(nèi)表面粗糙度等有嚴(yán)格的技術(shù)要求。當(dāng)測(cè)量管zui小長(zhǎng)度不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí),會(huì)給流量測(cè)量結(jié)果帶來偏差,其大小與孔徑比和雷諾數(shù)有關(guān),必須在孔板前面的直管上安裝整流器才能保證計(jì)量精度??装迦丝诙嗣姹仨毰c管道軸線垂直,其偏差不能超過1%,安裝孔板時(shí)要注意裝人管道的方向,嚴(yán)禁反裝,必須符合標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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不得突人直管段內(nèi)或取壓裝置的內(nèi)腔,不得擋住取壓口而引起取壓裝置的改變。新建場(chǎng)站必須在管道吹掃并運(yùn)行幾天后,再將孔板安裝到節(jié)流裝置上,以免孔板被氣體中液、固體雜質(zhì)損傷或污染。另外,應(yīng)開發(fā)天然氣流量計(jì)量軟件,提高節(jié)流裝置設(shè)計(jì)和儀表選型的技術(shù)水平,完善計(jì)量管理制度,制定切合實(shí)際的管理與使用規(guī)程,以保證計(jì)量裝置運(yùn)行可靠,獲得滿意的計(jì)量精度。
(2)正確選擇壓差量程
孔板流量計(jì)以較穩(wěn)定的流速參數(shù)作為設(shè)計(jì)依據(jù),流量過小或過大都會(huì)使計(jì)量誤差增加。要正確選擇與使用差壓計(jì),若差壓計(jì)工作量程在30%以下,會(huì)大大降低流量測(cè)量精度。當(dāng)天然氣流量減小后,要及時(shí)更換差壓計(jì)的量程或孔板規(guī)格,否則因差壓造成計(jì)量誤差會(huì)成倍增加。在選擇儀表差壓量程時(shí),既要考慮孔徑比,又要使經(jīng)過孔板壓力損失后的壓力滿足生產(chǎn)需要。法蘭取壓和角接取壓孔徑比的值應(yīng)在0.2-0.75之間,一般宜選擇在0.4~0.6之間,這樣,既可保證計(jì)量精度,又能減小壓力損失。
(3)采用流量計(jì)算機(jī)的積算方案
積算方案采用現(xiàn)代數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù),可按用戶的要求進(jìn)行各種流量(體積流量和質(zhì)量流量)的計(jì)算,自動(dòng)連續(xù)地對(duì)流量進(jìn)行全補(bǔ)償或部分補(bǔ)償,只要將流量方程中各個(gè)系統(tǒng)的公式按一定的要求編程,就可達(dá)到積算流量的目的。
(4)采用可換孔板裝置與定值節(jié)流裝置
可換孔板節(jié)流裝置是一種結(jié)構(gòu)上有重大突破的新型節(jié)流裝置,節(jié)流元件安裝在固定的座體內(nèi)(座體通過法蘭與管道連接),在不拆動(dòng)管道或不停輸?shù)那闆r下,可方便地提升孔板進(jìn)行檢查,清洗或更換,從而保證了計(jì)量準(zhǔn)確度。采用液壓升降裝置孔板提升輕便,特別適用于大口徑孔板。這種節(jié)流裝置還配有清洗機(jī)構(gòu),可消除臟垢介質(zhì),為單井天然氣的準(zhǔn)確計(jì)量提供了有效的手段。
定值節(jié)流裝置改變了現(xiàn)有節(jié)流裝置,根據(jù)計(jì)算結(jié)果加工其孔徑的方法,每一種公稱通徑管道配以有限孔徑的節(jié)流件,孔徑系列按優(yōu)先系數(shù)選取。采用定值節(jié)流裝置有利于產(chǎn)品批量生產(chǎn),降低生產(chǎn)成本??蓳Q孔板節(jié)流裝置和定值孔板相配套,將改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式,實(shí)現(xiàn)節(jié)流裝置產(chǎn)品系列化,通用化和標(biāo)準(zhǔn)化,有利于提高節(jié)流裝置計(jì)量的準(zhǔn)確度。
3.孔板流量計(jì)入口邊緣尖銳度的問題
孔板流量計(jì)在天然氣工業(yè)中是法定計(jì)量?jī)x表之一,具有結(jié)構(gòu)牢固,易于復(fù)制,試驗(yàn)數(shù)據(jù)豐富,無需實(shí)流校準(zhǔn)即可投用等許多優(yōu)點(diǎn)。但孔板開孔直角人口邊緣尖銳度的鈍化問題一直困擾著流量測(cè)量工作者。
在流體的沖刷作用下,剛投人使用的孔板開孔直角人口邊緣可能很快變鈍,使流出系數(shù)發(fā)生變化。
SY/T6143 - 1996標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為,當(dāng)?shù)膔k/d <0.0004時(shí)(rk為邊緣半徑,d為孔板開孔直徑),孔板開孔直角人口邊緣是尖銳的。試驗(yàn)證明,新孔板加工的rk改為0.04~0.07mm,對(duì)于大的開孔直徑較容易滿足,而對(duì)小的開孔直徑要滿足上述要求很困難。開孔直角人口邊緣尖銳度影響是一個(gè)十分重要的問題,目前主要解決辦法如下:
(1)在流出系數(shù)中引人修正系數(shù)Bk??装迨褂靡欢螘r(shí)間,經(jīng)檢查當(dāng)rk/d>0.004時(shí),應(yīng)對(duì)流出系數(shù)C進(jìn)行修正。修正系數(shù)B*按SY/T6143-1996標(biāo)準(zhǔn)中C1取值。
(2)采用耐磨孔板。在標(biāo)準(zhǔn)孔板開孔的人口加工一個(gè)倒角,并有一定限度,可以在標(biāo)準(zhǔn)孔板流出系數(shù)上乘一個(gè)修正系數(shù)來得到耐磨孔板的流出系數(shù)。
(3)定期檢查,及時(shí)更換。采用可提升孔板裝置使孔板的檢查工作可以方便進(jìn)行。在計(jì)量要求較高的情況下。不合格的孔板應(yīng)更換或采取修正系數(shù)方法予以修正。
孔板開孔直角人口邊緣尖銳問題至今未獲得滿意解決,廓形節(jié)流件(如噴嘴,文丘里管)不存在人口邊緣尖銳度變化引起流出系數(shù)變化的問題,制造成本將大幅度下降且質(zhì)量易得到保證。采用廓形的節(jié)流元件代替標(biāo)準(zhǔn)孔板,可以解決孔板開孔直角人口邊緣尖銳度鈍化問題。
4.測(cè)量范圍的擴(kuò)展
孔板流量計(jì)一般適用的測(cè)量范圍為3.5:1,而天然氣輸配中實(shí)際的流量變化有時(shí)會(huì)超過這一范圍,在這種情況下,其測(cè)量準(zhǔn)確度顯著下降。雖然理論上標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)的測(cè)zui范圍可以擴(kuò)展,但因受技術(shù)手段限制無法實(shí)現(xiàn)。如果采用定值節(jié)流裝置與寬量程差壓變送器智能流量積算儀或流量計(jì)算機(jī)配套使用,可方便地?cái)U(kuò)展流量量程或遷移量程,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)差壓流量計(jì)智能化,這將是節(jié)流裝置發(fā)展應(yīng)用中的又一次重大突破。