差壓式孔板流量計計量天然氣流量的誤差分析
標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計結(jié)構(gòu)簡單,操作較方便,使用技術(shù)成熟,使得其在管道計量中得到廣泛應(yīng)用,據(jù)統(tǒng)計,目前孔板流量計是我國天然氣管道計量用得最多的計量設(shè)備,占整個貿(mào)易計量的50%左右。為了規(guī)范孔板流量計量,國家專門制定了GB2628和SY/T 6143計量標(biāo)準(zhǔn),對計量系統(tǒng)進(jìn)行了說明和要求,同時,也出臺天然氣場站儀表配備指南,對計量系統(tǒng)儀器儀表精度等級進(jìn)行了要求。但是由于孔板流量計計量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),決定了會產(chǎn)生兩種誤差,一種是基本誤差,這是流量計本身所存在的誤差,第二種是附加誤差,是由于流量計在使用時偏離了標(biāo)準(zhǔn)條件產(chǎn)生的。由于人為操作的環(huán)節(jié)多,且天然氣這一物質(zhì)的計量是一種連續(xù)的、不可重復(fù)的計量,若不加以適時監(jiān)控,所引起的計量附加誤差相當(dāng)大,尤其當(dāng)天然氣作為商品進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算時,為供需雙方帶來不利影響,本文分析了產(chǎn)生誤差的主要原因,并提出了相應(yīng)的整改措施。
1 孔板流量計的結(jié)構(gòu)組成及其測量原理
1.1 結(jié)構(gòu)組成
孔板流量測量系統(tǒng)一般由節(jié)流裝置(標(biāo)準(zhǔn)孔板)、壓力變送器、差壓變送器、鉑熱電阻及其流量積算儀組成。其中孔板節(jié)流裝置包括孔板、孔板夾持器和上下游直管段。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 孔板節(jié)流裝置的組成
天然氣經(jīng)過孔板后,在孔板前后產(chǎn)生差壓,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,天然氣的流量和差壓的平方根成正比,算出比例系數(shù)也就測出了流量。
(1)差壓式孔板流量計包括三部分:①現(xiàn)場取壓部分,包括高級孔板閥、前后直管段、導(dǎo)壓管;②溫度、壓力、組分補(bǔ)償部分,包括現(xiàn)場用溫度變送器、壓力變送器、天然氣組分分析儀計量的實(shí)時數(shù)據(jù);③流量計算部分,指專用流量計算機(jī)(或計算儀)所安裝的計量標(biāo)準(zhǔn)程序。(2)在實(shí)際應(yīng)用過程中,當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時,如圖2所示。 流線將在節(jié)流件處形成局部收縮,因而流速增加,靜壓力降低,于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大,產(chǎn)生的壓差愈大,這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。這種計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。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關(guān),例如當(dāng)節(jié)流裝置形式或管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)(密度、粘度)不同時,在同樣大小的流量下產(chǎn)生的壓差也是不同的。以伯努利方程式和流體流動的連續(xù)性方程式為依據(jù),天然氣流量計算公式為: 根據(jù)氣體易壓縮、密度差異大、受溫度影響特點(diǎn),得出天然氣流量計量的實(shí)用公式是: 其中:Q n為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積流量;A h為常數(shù),標(biāo)況下為0.008686;α.. 為特定流量系數(shù); γre為計量管內(nèi)壁流量修正系數(shù);b k為孔板(0) 入口邊緣銳利度修正系數(shù);F r為雷諾數(shù)修正系數(shù);ε為氣體膨脹系數(shù);d為孔板在20℃下實(shí)測的開孔口徑;F a為孔板熱膨脹修正系數(shù);F 為天然氣相對密度修正系數(shù);F z為超壓縮系數(shù);F t為流體流(g) 動溫度修正系數(shù); P1為孔板上游側(cè)絕對壓力;h w為氣體流過孔板時的差壓。
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