影响标准孔板流量计测量准确度的因素
影响标准孔板流量计测量准确度的因素
随着我国天然气工业的不断发展, 天然气流量计量既是天然气供需双方贸易结算的依据, 又是生产部门用气效率的技术指标。天然气流量的准确计量是与供需双方经济效益密切相关的问题, 因此天然气供需企业都很重视天然气计量工作, 十分注意计量的准确度。
20 世纪初, 标准孔板流量计就应用于天然气流量测量, 目前已成为最主要的天然气流量计。据统计, 目前在国外孔板流量计约占天然气流量计的60% , 而在国内占90% 以上。孔板流量计的主要特点为结构简单, 加工安装方便, 性能稳定可靠, 使用期限长, 价格低廉等。可以分别由不同厂家生产, 易于形成规模, 经济效益高, 各部分组合非常灵活, 但是孔板流量计也存在一些缺点, 主要包括输出信号为模拟信号, 重复性不高, 测量范围窄, 压损大, 现场安装条件要求高。针对标准孔板流量计存在的问题, 分析影响测量准确度的主要因素, 提出了提高标准孔板流量计测量准确度的具体措施。
影响标准孔板流量计测量准确度的因素
标准孔板流量计由标准孔板节流装置与测量差压、温度及相关参数的二次测量仪表、信号引线组成标准孔板流量计计量系统组成。正常情况下, 测量准确度能满足SY/ T 6143 .. 1996《天然气流量的标准孔板计量方法》标准的要求。在实际计量工作中, 影响天然气流量测量准确度有以下几种因素。
1、天然气实际流动状态对计量的影响根据SY/ T 6143 .. 1996《天然气流量的标准孔板计量方法》规定, 气流通过节流装置的流动必须是保持亚音速稳定的或仅随时间缓慢变化的单相牛顿流体。在气流流经孔板前, 其流束必须与管道轴线平行, 不得有旋转流, 特别不适用于脉动流的流量测量。但是在现场使用中, 实际流动状态根本达不到这种理想的实验室的参比条件要求, 由于气井产水、压缩机的增压、用户不均匀用气、输气管道中未设置集液器、聚集在管道低处的天然气凝液不均匀流动、调压阀性能不稳、阀心弹动以及分离器放液阀的开关等干扰因素, 都会使计量管道中出现脉动流或涡流。从试验中发现, 在孔板上游40D 的直管段产生涡流, 会使流量值示值低9%。
2、标准孔板节流装置偏离标准的影响
孔板流量计的流出系数C 是在上游直管段充分长的实验室的参比条件下, 即孔板节流装置在满足规定的技术指标下进行校准标定的, 应做到几何尺寸相似和流体力学相似, 才具有其计量的特性曲线。当孔板前后的直管段长度、孔板和孔板夹持器未达到标准要求时, 特别是孔板入口直角尖锐度和测量管内壁粗糙度达不到标准要求时, 都会引起气流流态的畸变而使流出系数C 值改变, 从而影响流量计准确度。据文献[ 1] 可知, 对于小孔径孔板, 入口边缘只要有轻微的磨圆就会引起流量测量值5% 的负偏差, 严重磨蚀和中等沾污的孔板也会引起12% 的负偏差。
3、流量积算方法不当对计量的影响
标准孔板节流装置与配置不同的二次测量仪表构成不同的流量积算方法。采用标准孔板流量计测量天然气流量, 其流量值与天然气组分、差压、压力、温度等有关。流量测量系统未能严格按计量标准要求配置相应的测量仪表, 流量积算时气体压力、温度和天然气组分的变化未能得到*补偿, 从而造成流量计准确度下降。
4、计量管理对计量的影响
由计量现场调查和历年来的经验表明, 计量过程中没有严格执行计量管理规程中要求定期维修和检验, 会造成计量准确度下降。如节流装置没有定期地进行检查清洗, 孔板取压装置严重污染, 孔板迎流面污物堆积, 使计量结果偏低, 附加误差无法估计; 计量旁路管道阀门内漏, 使计量值偏低; 计量检测器具使用和维护不当, 造成测量参数的附加误差等。同时在流量各参数的测量和计算过程中有意或无意地渗进了人为因素, 造成不同程度的倾向性计量, 在校准、取值和计算过程中都向已方有利方面倾斜, 这无形中扩大了流量测量的不确定度。
