關于孔板流量計在天然氣處理深冷裝置中存在問題分析與思考

本文概述：
     流量測量與計量與測量是天然氣采集與供應過程中重要的環節，無論是對于核算產部門采輸和衡量天然氣用氣效率的主要技術指標。還是用于銷售部門的不實現公平的貿易結算，都具有重要的作用與意義。對天然氣實現準確的計量能夠為改進生產工藝、提高產品質量、降低產品生產成本、確保安全生產等提供依據，提高經濟效益和社會效益。本文就孔板流量計在天然氣處理中的遇到了一些問題和解決方法作一個簡單的分析。
 
1、天然氣深冷裝置計量的現狀
　　天然氣是一種高效、清潔燃料和的化工原料。中國是天然氣資源比較豐富的大國，資料顯示，我國天然氣遠景儲量達3.8×1013m3(38萬億m3)，目前已探明儲量就有1.6×1012m3(1.6萬億m3)。天然氣流量計量已經成為天然氣工業生產發展的重要組成部分，在企業生產和經營管理中，流量計量是一項日常進行的重要的技術基礎工作。目前在我們油氣初加工深冷裝置中，天然氣的計量采用的是大慶橈興公司生產的孔板流量計。

　　2、孔板流量計的結構原理及特點
　　孔板流量計屬于節流裝置又稱為差壓式流量計，是由一次檢測件(節流件)和二次裝置(差壓變送器和流量顯示儀)組成，**應用于氣體、蒸汽和液體的流量測量。孔板流量計用于天然氣流量測量具有結構簡單、維修方便，性能穩定，使用壽命長、價格低等特點，因此是天然氣計量的主要儀表。
　　孔板流量計的結構原理： 在管路上裝有一塊孔板，孔板兩側接測壓管，分別與U型壓差計相連接。孔板流量計是利用流體通過銳孔的節流作用，使流速增大，壓強減小，造成孔板前后壓強差，作為測量的依據。

　　3、目前孔板流量計計量中存在的問題及產生的原因
　　孔板流量計自20世紀70年代引入我國使用，逐步在天然氣流量計量中獲得了**應用。1983年我國制定了天然氣行業標準，并于1996年經過修訂，成為現在執行的標準：《天然氣流量的標準孔板計量方法》(SY/6143-1996)，此標準在孔板的結構形式、技術要求、節流裝置的取壓方式、使用方法以及流量計算及其不確定度方面進行了規范，為天然氣流量的標準孔板計量提供了標準依據。但孔板流量計在天然氣流量計量中還存在不少問題。孔板流量計由三部分組成：節流裝置、差壓變送器和流量顯示儀。由于現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，節流裝置與差壓變送器及其連接部分引壓管線是使用維護的重點。《天然氣流量的標準孔板計量方法》(SY/6143-1996)中指出，天然氣從地層中開采出來，雖經分離、除塵和過濾，因其所含成份十分復雜，從單井計量、集氣計量到配氣計量，氣體組分各不相同，所以節流裝置在使用中所受到的腐蝕程度亦各不同。特別對孔板直角入口邊緣和測量管內壁的沖刷、腐蝕尤為嚴重，這將影響孔板直角入口邊緣弧半徑rk和測量管內壁的相對粗糙k/d，使其超出規定標準，導致流出系數c發生變化，終使流量測量不確定度超出估計數。
　　3．1儀器本身產生的誤差(1)孔板入口直角銳利度超出標準規定；(2)管徑尺寸與計算不符；(3)孔板厚度誤差；(4)節流件附件產生臺階、偏心；(5)孔板上游端面平度；(6)環室尺寸產生臺階、偏心；(7)取壓位置；(8)焊接、焊縫突出；(9)取壓孔加工不規范或堵塞；(10)節流件不同軸度。3．2安裝誤差 管線布置的偏離，管線布置的偏離造成的安裝誤差是普遍性的，其產生的主要原因是現場不能滿足直管段要求的長度。
　　3．3使用誤差
　　(1)孔板彎曲(變形)；(2)上游測量管沉積臟物；(3)上游端面沉積臟物；(4)孔板入口直角邊緣變鈍、破損；(5)雷諾數范圍不符合標準規定；(6)管道粗糙度影響（管道粗糙度增加、管道粗糙度變化）。
　　在深冷裝置中，處理的天然氣中雜質比較多，容易在上游斷面沉積贓物，間接導致在差壓變送器的正負壓室形成積液，這樣就導致了差壓變送的零點發生飄移，大大降低了計量的準確性。為了避免贓物沉積，需將孔板流量計中的孔板定期的搖出進行清理，但是這需要多方面的配合才能完成這項工作，增加裝置的啟停次數，降低了產品的收率，直接影響到了生產效益，加大了生產成本。
　　4、解決天然氣孔板計量問題的途徑4．1依據標準，加強儀表的安裝、使用、維護等管理，消除人為誤差
　　 孔板流量計的安裝和使用誤差是在安裝時或長期使用中由于流體介質腐蝕、磨損、沾污等造成的。因此，應嚴格按技術要求安裝流量計量系統，消除安裝誤差。在使用過程中，操作人員應做好系統的檢修、維護、保養工作，延長其使用壽命，減小計量誤差。同時，在實際應用中應強化宣貫徹SY/T6143-1996標準力度，《天然氣流量的標準孔板計量方法》 （SY/6143-1996)中提到了減少誤差的方法。附錄《節流裝置在使用中出現部分偏離標準規定的處理》中規定，在實際應用中采取在流出系數C中增加二個修正系數，即孔板入口尖銳度修正系數和管壁粗糙修正系數，或者采用可換孔板節流裝置。因此在天然氣計量的實際應用中應深入研究，吃透《天然氣流量的標準孔板計量方法》(SY/T6143-1996)的精髓，嚴格按標準規定安裝、使用、處理數據，保證天然氣流量計量的準確性。

　　4．2正確選用配套的儀表測量儀表應**標準節流裝置，當流量變化范圍大時要考慮用寬量程智能差變，其它類型檢測儀表在相應的計量天然氣的標準出前臺，應慎重選用。二次儀表的計量模型應符合 SY/T6143-1996的要求，能輸入組份實時計算C值。
　　 4．3消除氣流中的脈動流
　　管道中由于氣體的流速和壓力發生突然變化，造成脈動流，它能引起差壓的波動，而節流裝置的流量計算公式是以蘭孔板的穩定流動為基礎的，當測量點有脈動現象時，穩定原理不能成立，從而影響測量精度，產生計量誤差。
　　脈流流量總不確定度等于按GB/T2624-93計算的測量誤差與脈動附加不確定度的合成。
　　因此，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，減少系統中產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或低處安裝分液器來處理。
　　4．4計量裝置的設計安裝應符合SY/T 6143-1996
　　由于影響孔板流量計測量精度的根本原因是節流裝置的幾何形狀和流動動態是否偏離設計標準。因此在使用過程中必須定期做好系統的校檢、維護工作，對于實際使用中的壓力、溫度、流量等工況參數的變化，應進行及時修正。可采用全補償的流量計算機的積算方案，以減少計量誤差，確保計量精度。

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