提高孔板流量計計量精度的研究

由油井計量分離器分離出的天然氣由于分離 不凈含有油污，屬臟污介質(zhì)；計量分離器常有氣 路跑油現(xiàn)象，造成管線內(nèi)積液；天然氣流量不穩(wěn) 定并隨時間周期性地大幅度變化，屬脈動流體， 上述特點給天然氣計量儀表的設(shè)計選型、使用維 護及準確計量帶來較大困難。目前，在油田單井、 分隊、自用氣及外輸氣交接計量中較多應(yīng)用孔板 流量計。影響孔板流量計計量準確的因素很多， 筆者從孔板的技術(shù)原理、孔板的管理及孔板安裝 使用條件等方面結(jié)合實際情況進行了分析。

1孔板流量計工作原理

孔板流量計是根據(jù)安裝在管道中的孔板產(chǎn)生 的差壓，已知流體條件和孔板與管道的幾何尺寸 來測量流量。它由孔板、差壓變送器和流量顯示 儀組成。當流體流經(jīng)設(shè)置在管道中的節(jié)流件（孔 板）時，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，此時 流速增大，靜壓降低，在孔板前后產(chǎn)生差壓；流 量愈大，差壓愈大，因而可根據(jù)差壓來衡量流量 的大小。這種測量方法以流動連續(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)。天然氣標準體積流量計算公式如下：

Qn^A_gCEd²F_GeF_zF_T /P^AP    (1)

式中：Qn——標準狀態(tài)下天然氣體積流量，m3/s；Ag——秒計量系數(shù)，視采用計量單位而定;

C——流出系數(shù)；E——漸進速度系數(shù)；d——孔板 開孔直徑，mm; Fg——相對密度系數(shù)；e——可 膨脹性系數(shù)；Fz——超壓縮因子；Ft——流動溫 度系數(shù)；A——孔板上游側(cè)取壓孔氣流靜壓，MPa；Ap——氣流流經(jīng)孔板時產(chǎn)生的差壓，Pa。

2孔板流量計儀表特點

孔板流量計得以廣泛使用，是因為它具有以 下優(yōu)點：節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，工作可 靠，有一定的準確度，能滿足一般工程測量和貿(mào) 易計量的需要；使用歷史悠久，有豐富可靠的實 驗數(shù)據(jù)，設(shè)計加工已標準化，只要按標準設(shè)計、 加工、安裝、檢驗和使用，勿需進行實測標定， 也能在已知的不確定度范圍內(nèi)進行流量測量[3]。

3影響孔板流量計準確計量的因素

通過現(xiàn)場多年使用和維護孔板流量計，發(fā)現(xiàn) 儀表在運行中普遍存在以下幾個問題：

1)采用傳統(tǒng)孔板流量計測量，存在測量范圍 窄（為1: 3.5)、測量精度低、在氣體流量波 動范圍大時需更換不同的孔板元件等缺點。

2)秋冬春三季，天然氣中含水、原油及一些 顆粒雜質(zhì)，容易使差壓計導壓管路堵塞或阻塞，從 而不能準確反映節(jié)流裝置產(chǎn)生的真實差壓信號[5]。

3)由于天然氣氣液分離效果不好，在導壓管 路中及差壓計的正負壓力室產(chǎn)生積水、積油等現(xiàn) 象，使差壓計產(chǎn)生液位附加誤差造成計量不準。