关于孔板计量天然气流量产生误差的原因分析19092.docx

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1、孔板计量天天然气流量量产生误差差的原因分分析注：要结合合我们的生生产实际情情况和计量量标准61143-11998进进行分析方爱国（吐哈油田田丘东采油油厂）摘 要 文章主要对在在天然气计计量中使用用最广泛的的孔板流量量计在流量量计量时产产生误差的的一些原因因进行了分分析。主题词 天然气 流量 计计量 孔板板流量计 误差一、前言孔板流量计计在天然气气计量方面面被最广泛泛的采用。孔孔板流量测测量系统一一般由节流流装置（标标准孔板）、差差压变送器器及数据处处理器（开开方积算器器或计算机机）组成。孔板流量量计的主要要特点：优点：（1）适用用于较大口口径管道的的计量（目目前口径大大于DN6600的流流量计

2、一般般只能选用用孔板）。（2）无可可动部件，耐耐用。（33）应用历历史悠久，标标准规定最最全。（44）制造相相对容易，价价格便宜。缺点：（1）测量量范围（量量程比）窄窄，为3：1，且合合理使用的的流量是满满量程的330%880%。 （2）压压力损失最最大，可达达25%50%。 （3）计量准确度受安装条件影响很大。 （4）前后直管段要求长，占地面积大。 （5）计量准确度受人为因素影响大。 （6）不能直接读出计量结果，使用不便。 为了提高孔板流量计在天然气计量的准确度，分析和掌握测量装置本身在使用过程中产生误差的原因是计量工作中必不可少的一项重要工作。二、测量原原理充满管道的的流体，当当它流经管管

3、道内的节节流件时，如如图1所示： 图1. 孔板附近近的流速和和压力分布布流速将在节节流件处形形成局部收收缩，因而而流速增加加，静压力力降低，于于是在节流流件前后便便产生了压压差。流体体流量愈大大，产生的的压差愈大大，这样可可依据压差差来衡量流流量的大小小。这种测测量方法是是以流动连连续性方程程(质量守守恒定律)和伯努利利方程(能能量守恒定定律)为基基础的。压压差的大小小不仅与流流量还与其其他许多因因素有关，例例如当节流流装置形式式或管道内内流体的物物理性质(密度、粘粘度)不同同时，在同同样大小的的流量下产产生的压差差也是不同同的。以伯伯努利方程程式和流体体流动的连连续性方程程式为依据据，天然气

4、气流量计量量的实用公公式是： Qn=Ah*0*re*bk*Fr*d2*Fg*Fa*Fz*Ft* 式中 QQn 标准准状态下气气体体积流流量Ah 常数，视视差压、静静压的单位位而定，一一般为8.685660 特定流流量系数re测量管管内壁流量量修正系数数bk 孔板入入口边缘锐锐利度修正正系数Fr 雷诺数数修正系数数气气体膨胀系系数d 孔板在220下实测的的开孔口径径Fa孔板热膨膨胀修正系系数Fg天然气相相对密度修修正系数Fz超超压缩系数数Ft 流体流流动温度修修正系数孔板板上游侧绝绝对压力 气体流流过孔板时时的差压三、误差因因素分析1、基本误误差 由测量量装置本身身准确度所所决定的误误差。由于孔

5、板流流量计测得得的流量是是根据差压压信号间接接求得的。从从公式可以以看出，影影响测量准准确度的主主要因素是是、F、等值。必必须保持、F、均为恒定定值，才能能达到差压压和流量之之间有恒定定的对应关关系。但在在实际生产产中，、F、都与某些些因素有关关，特别是是流量系数数，它是一一个影响因因素复杂，变变化范围大大的重要系系数，如果果在测量过过程中不能能保证为恒定值值，则测量量误差将会会较大。从资料和实实验证明，流流量系数值与取压压点位置、孔孔板的开孔孔截面积和和管道截面面积比（mm= d22 /D2）、雷诺诺数、管壁壁粗糙度、孔孔板入口边边缘尖锐度度有关。所所以，标准准孔板的选选用应符合合下列技术术

6、要求：（1）标准准孔板的技技术要求1）孔板相相对于开孔孔直径d的的轴线中心心对称；2）孔板上上游端面AA应于下游游端面B平平行，并且且与开孔直直径d的轴轴线垂直；3）孔板AA面、B面面应无可见见的损伤；4）孔板开开孔直径dd的上游测测直角入口口边缘G应应锐利，无无毛刺和划划痕。5）孔板开开孔直径dd的内圆柱柱表面长度度e应符合合：0.0005De0.022D；6）孔板的的厚度应符符合：eF0.0005D；7）孔板下下游侧出口口边缘H和和孔板开孔孔圆柱形下下游侧出口口边缘I应应无毛刺、划划痕和可见见损伤；8）标准孔孔板在使用用过程中，会会由于天然然气的侵蚀蚀而产生变变形，从而而引起流量量系数增大

7、大而产生测测量误差。因因此孔板的的材质也是是保证孔板板工作可靠靠和测量准准确的一个个因素。用用于天然气气测量的孔孔板采制一一般为：CCr17、11Cr188Ni9TTiC以及及其他耐酸酸钢。整套流量计计的精确度度还决定于于差压变送送器和流量量显示仪的的精确度。但是当其他参数的精确度不高时采用高精度差压变送器并不能起多大作用。流量显示仪的作用主要在监视运行参数的稳定性等方面，它的数据转换精度一般是无问题的。因此，要提高测量的精确度应有一个全面估计，这样才能作出技术经济性最佳方案的选择。 差压仪表本身的精度也是造成基本误差的原因。如果差压仪表的零点漂移，会使测量结果与实际值相差较大。2、附加误误差

8、在流量计的的安装和使使用过程中中，没有严严格遵守技技术要求和和设计所提提供的数据据而找成的的误差。这这种误差的的大小是无无法估计的的。但是通通过对造成成误差因素素的分析，可可以将误差差降低。孔孔板流量测测量系统安安装使用时时，必须符符合下列技技术要求：1）孔板安安装时，他他的开孔中中心和管道道中心轴线线同心，而而且它的端端面与管道道轴线垂直直；2）孔板上上、下游侧侧取压孔轴轴线符合距距孔板上、下下游端面的的距离为225.40.8mmm的要求求； 3）取压孔孔的轴线应应与孔板上上下游侧22D测量管管长度的内内圆柱的轴轴线垂直，取取压孔的轴轴线与孔板板两端面向向外倾斜角角的夹角不不大于3度度。取压

9、孔孔直径不应应大于0.08D；4）孔板安安装需要前前后直管段段，直管段段的长度与与孔板上游游侧局部阻阻力件的形形式和直径径比有关，其其确定方法法如下表：表. 孔板板与阻流件件之间所要要求的直管管段长度（无无流动调整整器）（数值以管管径D倍数数表示）直径比孔 板 上上 游 侧侧 （入口口）单个90oo弯头 两个90o弯头在任意意平面(SS30DD) 在同一平面面上的两个个90o弯头，S形形状(30DS100D)在同一平面面上的两个个90o弯头，S形形状(10DS)在垂直平面面上的两个个90o弯头，(30DS5DD)在垂直平面面上的两个个90o弯头，(55DS) 单个90oo三通单个45oo弯头在

10、同同一平面上上的两个445o弯头，S形形状(S22D) ABABABABABABAB0.20631010101019183417930.401631010101044185025933090.5022918102210441875341993090.6042133018421844186525291830180.6744204418442044206010361844180.754420441844224420751844184418直径比孔 板 上上 游 侧侧 （入口口）孔板下游侧侧（出口）渐缩管在11.5D到到3D的长长度内由22D变为DD渐扩管在DD到2D的的长度内由由0.5DD变为D

11、全孔球阀或或闸阀全开开 对称突缩管管温度计套管管或插口直直径小于00.03DD 前面全部阻阻流件类型型和密度计计套管ABABABABABAB0.2055168126301553420.4055168126301553630.5065189126301553630.6095221114730155373.50.67126271418930155373.50.7522113819241230155384恶劣的安装装条件，可可能的话采采用流量调调整器。温温度计套管管的安装不不会变更其其上游侧的的最小直管管段长度。最小直管段段长度是指指孔板的上上下游阻流流件与孔板板之间的长长度，该长长度是从最最靠近的

12、弯弯头或三通通的曲面部部分下游末末端或渐缩缩管和渐扩扩管的锥管管部分下游游末端测量量起。5）差压信信号管路的的安装 差压压信号管路路是指节流流装置与差差压变送器器(或差压压计)的导导压管路。它它是孔板流流量计的薄薄弱环节，据据统计孔板板流量计的的故障中引引压管路最最多，如堵堵塞、腐蚀蚀、泄漏、冻冻结、假信信号等等，约约占全部故故障率的770，因因此对差压压信号管路路的配置和和安装应引引起高度重重视。 （11）取压口 取压口一一般设置在在法兰上，当当测量管道道为水平或或倾斜时取取压口的安安装方向如如图2所示。它它可以防止止测液体时时气体进入入导压管或或测气体时时液滴或污污物进入导导压管。当当测量

13、管道道为垂直时时，取压口口的位置在在取压位置置的平面上上，方向可可任意选择择。不同温温度条件下下取压接头头的安装方方法如图33所示。 图2. 取压口位位置安装示示意 图3. 在在管道上安安装取压接接头的方法法（2）导压压管 导压压管的材质质应按被测测介质的性性质和参数数确定，其其内径不小小于6mmm，长度最最好在166mm以内内，各种被被测介质在在不同长度度时导压管管内径的建建议值如下下表所示。导导压管应垂垂直或倾斜斜敷设，起起倾斜度不不小于1：12，粘粘度高的流流体，其倾倾斜度应更更增大。当当导压管长长度超过330mm时，导压压管应分段段倾斜，并并在最高点点与最低点点装设集气气器（或排排气阀

14、）和和沉淀器（或或排污阀）。正正负导压管管应尽量靠近敷敷设，防止止两管子温温度不同使使信号失真真，严寒地地区导压管管应加防冻冻保护，用用电或蒸汽汽加热保温温，要防止止过热，导导压管中流流体汽化会会产生假差差压。表. 导压压管的内径径和长度导压管长度度/mm160000160000450000450000900000导压管直径径/mm被测流体水、水蒸气气、干气体体791013湿气体131313低、中粘度度的油品131925脏液体或气气体252538 66）测量气气体温度的的温度计最最好安装在在孔板下游游侧直管段段以外的地地方，计算算气量时应应将此时所所测的气流流温度换算算成孔板上上游侧的气气流温

15、度，如如果温度计计安装在孔孔板上游侧侧，则温度度计套管与与孔板之间间的直管段段长度L应应满足下列列规定：当温度计套套管直径不不大于0.03D时时（D为计计量管内径径），L5D；当温度计套套管直径在在0.033D至0.13D范范围内时（DD为计量管管内径），LL20D； 孔孔板节流装装置安装于于现场严酷酷的工作场场所，在长长期运行后后，无论管管道或节流流装置都会会发生一些些变化，如如堵塞、结结垢、磨损损、腐蚀等等等。检测测件是依靠靠结构形状状及尺寸保保持信号的的准确度，因因此任何几几何形状及及尺寸的变变化都会带带来附加误误差。麻烦烦的是，测测量误差的的变化并不不能从信号号中觉察到到，因此定定期检

16、查检检测件是必必要的。可可以根据测测量介质的的情况确定定检查的周周期。孔板流量计计是一种从从设计、制制造到安装装使用要求求很严格的的仪表，任任何一个环环节的失误误都会产生生很大的误误差，因此此，如果严严格遵循标标准规定，它它的精确测测量是可保保证的。孔孔板流量计计的重复性性与其他流流量计（电电磁式，容容积式，涡涡轮，涡街街等）相比比要低，其其原因为输输出信号为为模拟值易易受干扰，尤尤其差压引引压管线这这一环节易易使信号产产生干扰波波动，正是是由于重复复性不高，影影响到其精精确度的提提高。以上是分析析的计量产产生误差的的原因，目目的是为了了要尽可能能的消除或或减少误差差。我们应应当根据误误差产生原原因，对症症下药，采采取相应措措施，提高高天然气流流量计量的的准确度。