孔板流量計在天然氣計量中的誤差分析

天然氣計量中，使用最多的是孔板流量計，它由節(jié)流裝置、導壓管、差壓計、壓力計和溫度計等組成。正常情況下，它的測量準確度能滿足國家標準和石油部標準的要求。但在實際工作中，由于節(jié)流裝置設計、制造、安裝和使用不符合標準要求，參數(shù)選擇不當，用戶負荷變化，人工取值不準等原因，都不同程度地影響著流量測量的準確度。因此，找出孔板流量計測量誤差產(chǎn)生的原因及解決辦法是關系到計量準確的重要工作。

1 節(jié)流裝置

1.1 孔板制造及安裝

采用孔板流量計時，對孔板加工的技術要求十分嚴格，必須符合國家標準或部頒標準中的規(guī)定，否則，會給天然氣流量測量結果帶來誤差。

（1）孔板偏心：實驗表明，孔板偏心引起的計量誤差一般在2%以內(nèi)，孔徑比β值愈高，偏心率影響愈大，所以，應避免采用β值高的孔板。

（2）孔板彎曲：由于安裝或維修不當，使孔板發(fā)生彎曲或變形，導致流量測量誤差較大。在法蘭取壓的孔板上進行測試結果，孔板彎曲產(chǎn)生的最大誤差約為3.5%。

（3）節(jié)流裝置內(nèi)突出物：節(jié)流裝置中伸入管內(nèi)的墊片、焊縫等也會使流量測量產(chǎn)生一定的誤差，誤差大小與突出物的位置、孔板與突出物的距離以及突出高度有關。試驗證明，當β=0.7，突出物體位于孔板上游2倍管徑處時，產(chǎn)生的誤差最大；若突出物位于上游孔板處，誤差為16%～50%，若將突出物位于孔板下游時，對計量準確度的影響要小些。

1.2 提高計量準確度途徑

（1）管道要求：國家標準對計量管長度、直管、圓度和內(nèi)表面粗糙度等都有嚴格的技術要求。當計量管最小長度不能滿足標準要求時，會給流量測量結果帶來偏差，其大小與孔徑比β和雷諾數(shù)有關，所以必須在孔板前面的直管上安裝整流器，才能保證計量準確度。

（2）安裝要求：孔板入口端面必須與管道軸線垂直，其偏差不能超過1度。安裝孔板時要注意裝入管道的方向，嚴禁反裝，必須符合標準對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厚度不得大于0.03D。墊片的安裝不得突入直管段內(nèi)或取壓裝置內(nèi)腔，不得擋住取壓口及引起取壓位置的改變。新建站場必須在管道吹掃并運行幾天后，再將孔板安裝到節(jié)流裝置上，以免孔板被氣體中的液、固體雜質(zhì)損傷或污染。

2 儀表選擇

要正確選擇與使用差壓計，差壓計量程過大，流量較小，差壓計工作在30%以下，會大大降低流量測量準確度，當計量流量減小后，要及時更換差壓計的量程彈簧或孔板規(guī)格，否則，差壓誤差會成倍增加。

在選擇儀表差壓值時，既要考慮孔徑比β，又要使經(jīng)過孔板壓力損失后的壓力能滿足生產(chǎn)需要。法蘭取壓β值應在0.15～0.7之間，這樣既可保證計量準確度，又可以減少壓力損失。

3 脈動流的影響

（1）脈動流的起因。管道中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，使記錄曲線變成一個寬帶。①天然氣井若為氣水同產(chǎn)，這些井的計量差壓均發(fā)生波動；②長輸管道或氣田管道積液造成計量差壓波動；③天然氣壓縮機的使用使計量差壓發(fā)生波動；④氣井之間的壓力干擾造成的差壓波動；⑤用戶用氣不均衡，氣量在瞬間發(fā)生急劇變化，供氣調(diào)壓閥突然開大或關小也會導致差壓波動。

（2）抑制脈動流的方法。①消除或遠離脈動源：采取控水采氣；采用高效分離器，加強氣水分離；對積存在計量管段、導壓管、流量計高低壓波紋管室中及管道中的凝析液應及時吹掃或清管。②控制計量管段下流閥：實踐證明，控制下流閥對各類脈動源引起的差壓波動都有抑制作用。③加裝緩沖罐：可在測量管段前加裝緩沖罐，可儲存和釋放氣體的能量，有效地平抑各種脈動源引起的差壓波動，也可設置專門的脈動衰減器。④提高差壓和孔徑比β：對于同一條計量管道，若要提高差壓，就要降低孔板直徑，使孔徑比β降低，為了使差壓和孔徑終都提高，必須相應減小計量管管徑。⑤安裝調(diào)壓閥：在測量點前入口處加裝調(diào)壓閥，穩(wěn)定輸出壓力，可有效地減少脈動現(xiàn)象對計量準確度的影響。

4 結束語

影響孔板流量計測量準確度的根本原因是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動狀態(tài)是否偏離設計標準。因此，在實際使用中，應嚴格按照設計要求定期對節(jié)流裝置、孔板、雙波紋差壓計進行檢查和調(diào)校，這樣才能減少計量誤差，確保計量準確度。(end)