孔板流量計計量誤差的識別與對策
孔板流量計計量誤差的識別與對策
天然氣流量計量已經(jīng)成為天然氣工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要組成部分, 在企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理中, 流量計量是一項日常進行的重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。流量計量既是天然氣供需雙方貿(mào)易結(jié)算的依據(jù), 又是生產(chǎn)部門采輸和衡量天然氣用氣效率的主要技術(shù)指標。天然氣的準確計量不但能實現(xiàn)公平的貿(mào)易結(jié)算, 而且能為改進生產(chǎn)工藝, 提高產(chǎn)品質(zhì)量, 降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本, 確保安全生產(chǎn)等提供依據(jù), 提高經(jīng)濟效益和社會效益。目前國內(nèi)天然氣輸送貿(mào)易結(jié)算流量計有許多種, 而標準孔板計量是泛的采用的計量方式。如何識別、消除或減少孔板計量誤差, 提高孔板計量的準確度是我們計量工作的重點。
孔板計量的測量原理
天然氣流經(jīng)節(jié)流裝置時, 流速將在孔板處形成局部收縮, 從而使流速增加, 靜壓力降低, 于是在孔板前后便產(chǎn)生了壓差, 氣流的流速愈大, 孔板前后產(chǎn)生的壓差愈大, 從而通過測量壓差來衡量天然氣流過節(jié)流裝置的流量大小。這種測量流量方法是以流動連續(xù)性方程( 質(zhì)量守恒定律) 和伯努利方程( 能量守恒定律) 為基礎(chǔ)的。
孔板計量誤差的識別與對策
誤差指的是測量結(jié)果與被測量真值( 約定真值) 的差異, 要準確識別孔板計量誤差, 首先需要清楚孔板計量誤差產(chǎn)生的原因, 我們通常采用.. 人、機、料、環(huán)、法.. 查找孔板計量誤差。.. 人..指的是測量人員, .. 機..指的是孔板計量系統(tǒng), .. 料..指的是天然氣, .. 環(huán)..指的是環(huán)境, .. 法..指的是測量方法。通過.. 人、機、料、環(huán)、法.. 識別出孔板計量誤差, 然后采取有效措施消除或減小孔板計量誤差。從.. 人..入手, 識別人為誤差。由于測量人員的操作不當而造成計量誤差是人為誤差。如: 供氣差壓控制不當, 出現(xiàn)低量程或超量程情況, 孔板臟污沒有及時清洗等情況都將出現(xiàn)人為誤差。另外由于現(xiàn)場安裝很大一部分儀表在露天或者室外工作條件惡劣的情況下, 節(jié)流裝置與差壓變送器及其連接部分引壓管線使用維護不到位, 也容易產(chǎn)生人為誤差。要消除人為誤差, 就需要加強計量管理, 規(guī)范計量操作規(guī)程, 強化計量人員培訓, 提高操作人員技術(shù)素質(zhì), 積極引進吸收*的天然氣計量技術(shù)。從.. 機..入手, 識別孔板計量系統(tǒng)誤差。標準孔板計 量系統(tǒng)產(chǎn)生誤差的原因主要有以下幾個方面:
( 1) 孔板閥上下游直管段長度不夠?qū)е庐a(chǎn)生系統(tǒng)誤差。標準SY/ T 6143- 2004 規(guī)定了孔板上下游最短直管段長度, 見表1。根據(jù)標準規(guī)定的上下游最短直管段長度, 檢查孔板計量系統(tǒng)是否存在孔板閥上下游直管段長度不夠的現(xiàn)象, 若存在則需要對計量系統(tǒng)進行改造, 在孔板閥前加裝流動調(diào)整器, 以符合計量標準的要求。
( 2) 差壓信號管路的安裝存在問題導致系統(tǒng)誤差。差壓信號管路是指節(jié)流裝置與差壓變送器( 或差壓計) 的導壓管路。它是孔板流量計的薄弱環(huán)節(jié), 據(jù)統(tǒng)計孔板流量計的故障中引壓管路最多, 如堵塞、腐蝕、泄漏、凍結(jié)、假信號等等, 約占全部故障率的70%。要消除差壓信號管路帶來的系統(tǒng)誤差主要從三方面入手, 一是導壓管應垂直或傾斜敷設(shè), 起傾斜度不小于1..12, 粘度高的流體, 其傾斜度應更增大。二是正負導壓管應盡量靠近敷設(shè), 防止兩管子溫度不同使信號失真。三是嚴寒地區(qū)導壓管應加防凍保護, 用電或蒸汽加熱保溫, 要防止過熱, 導壓管中流體汽化會產(chǎn)生假差壓。
( 3) 直管段粗糙度增加導致系統(tǒng)誤差。由于天然氣含有少量腐蝕氣體和雜質(zhì), 這將對管道內(nèi)壁產(chǎn)生一定的腐蝕, 時間一長, 管道粗糙度將增加。要消除直管段粗糙度增加導致系統(tǒng)誤差的方法一是定期對直管段進行清洗, 二是若直管段內(nèi)壁腐蝕太厲害, 就需更換直管段, 三是增加直管段粗糙度修正系數(shù)減少誤差。
( 4) 儀表自身誤差。測量壓力、差壓、溫度等計量儀表以及孔板本身都具有一定誤差, 要減少儀表自身帶來的計量誤差可以從以下幾個方面入手: 一是選用儀表要綜合考慮儀表性能、流體特性、安裝條件、環(huán)境條件和經(jīng)濟五個方面的因素正確選取合適的計量儀表。二是儀表量程選用合適, 差壓儀表量程宜在滿量程10% ~ 90% , 壓力儀表量程宜在滿量程30% ~ 75% , 溫度測量儀表量程宜在滿量程30% ~ 70% 。根據(jù)輸氣流量選擇合適內(nèi)徑的標準孔板。三是在使用過程中必須定期做好計量儀表的校檢、維護工作, 對于實際使用中的壓力、溫度、流量等工況參數(shù)的變化, 應進行及時修正。
從.. 料..入手, 識別天然氣實際物理性質(zhì)的不確定度因素帶來的計量誤差
( 1) 多相、非牛頓流體帶來的計量誤差。標準SY/ T 6143- 2004 要求流經(jīng)流量計的流體必須是均勻單相的牛頓流體。但是實際輸送的天然氣不能*條件。美國雪佛龍公司和科羅拉多工程試驗站的試驗研究結(jié)果表明: 用孔板流量計測量氣體流量, 當氣體中夾帶少量液體時, 流量測量不確定度偏高, 測量的濕氣流量隨..的增加而減少, 在..比為0..7 時, 測得的流量偏差為- 1..7% 。要消除多相、非牛頓流體帶來的計量誤差, 需要對天然氣進行分離過濾后再進行計量。
( 2) 天然氣相對密度不準確度帶來的計量誤差。密度參數(shù)是天然氣測量中極為重要的物性參數(shù), 密度測量的不準確度對整個測量系統(tǒng)的不準確度有著很大影響。所以為了準確進行天然氣計量, 選用在線色譜儀進行組分在線分析是十分必要的。
從.. 環(huán)..入手, 識別環(huán)境影響帶來的計量誤差外界環(huán)境對孔板計量影響主要有:
( 1) 外界溫度與天然氣溫度溫差過大時造成的溫度測量誤差。要減少溫度測量誤差需要對溫度計規(guī)范安裝: 溫度計套管或插孔管要伸入管道至公稱內(nèi)徑的三分之一到三分之二處, 并將溫度計安裝在孔板下游側(cè)直管段以外的地方。
( 2) 雷電影響。加裝浪涌保護器保護計量儀表不受損壞。
從.. 法..入手, 識別測量方法帶來的計量誤差。標準SY/ T 6143- 2004 明文規(guī)定不適用于脈動流的流量測量。而輸氣管道中由于氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化, 造成脈動流, 它能引起差壓的波動, 而節(jié)流裝置的流量計算公式是以蘭孔板的穩(wěn)定流動為基礎(chǔ)的, 當測量點有脈動現(xiàn)象時, 穩(wěn)定原理不能成立, 從而影響測量精度, 產(chǎn)生計量誤差。為了保證天然氣計量精度, 必須抑制脈動流。常用的措施有: ( 1) 在滿足計量能力的條件下, 應選擇內(nèi)徑較小的測量管, 提高差壓和孔徑比; ( 2) 采用短引壓管線, 減少管線中的阻力件, 并使上下游管線長度相等, 減少系統(tǒng)中產(chǎn)生諧振和壓力脈動振幅增加; ( 3) 從管線中消除游離液體, 管線中的積液引起的脈動可采用自動清管系統(tǒng)或低處安裝分液器來處理。
結(jié)論
孔板流量計是一種從設(shè)計、制造到安裝使用要求很嚴格的儀表, 任何一個環(huán)節(jié)的失誤都會產(chǎn)生很大的誤差, 但是孔板流量計是成熟的天然氣計量儀表, 標準化程度, 如果嚴格遵循標準規(guī)定, 它的精確測量是可保證的。
