對標準孔板流量計測量天然氣流量的準確度的研究

胡洪 楊海榮

（ 1.重鋼集團鋼管有限責任公司 重慶 400054 ； 2.重慶氣礦江北運銷部重慶 400421）

一、概 述

天然氣是一種高效、清潔燃料和優質化工原料，隨著我國環境保護工作和節能減排工作的不斷深入開展，天然氣的利用將越來越廣泛，而天然氣流量的準確計量則為生產企業的節能減耗以及用氣效率等提供數據支撐，因此對于使用天然氣作燃料的工業企業十分關注天然氣流量計量的準確度。

目前天然氣流量計量主要采用標準孔板流量計，它由節流裝置和二次測量儀表組成，它的優點是結構簡單、性能穩定、易于制造、安裝和維護；但同時也存在一些不足，主要表現在輸出信號為模擬信號、測量范圍較窄等。由于影響標準孔板流量計準確度的因素多而復雜，本文就標準孔板流量計計量的特點，提出了相應的措施。

二、影響準確度的因素

標準孔板節流裝置與測量壓力、相關參數的二次測量儀表、信號引線等，正常情況下，它的測量準確度能滿足SY/T 6143-2004《用標準孔板流量計測量天然氣流量》標準的要求。在實際計量工作中，天然氣流動狀態、標準孔板節流裝置偏離標準條件、積算方案不合理、計量管理水平低等原因，都不同程度地影響天然氣流量測量的準確度。

（一）天然氣實際流動狀態對測量準確度的影響

氣流通過標準孔板節流裝置的流動應為亞音速的穩定流體或隨時間緩慢變化的均勻單相牛頓流體。但是在現場使用中，由于氣井產水、用戶用氣不平穩、調壓閥性能不穩等許多干擾因素，致使計量管道中出現脈動流或渦流，因此實際流動狀態根本達不到這種理想的實驗室的參比條件要求。

（二）節流裝置偏離標準對測量準確度的影響

標準孔板節流裝置流出系數C是在上游直管段充分長的理想條件的參比條件下，且滿足規定的技術指標下進行校準校核的。當孔板前后的直管段長度根據孔板前阻力件形式和孔徑比β值所配的直管段長度、孔板和孔板夾持器偏離標準規定時，特別是孔板入口直角尖銳度和測量管內壁粗糙度未達到標準，這些因素均會引起氣流流態改變而使流出系數C值達不到標準要求。

（三）流量積算方式不當對測量準確度的影響

標準孔板節流裝置流量計算方式不當與配置不同的二次測量儀表構成不同的流量計算方法，流量計算中未考慮壓力、溫度和天然氣組分變化的補償，造成測量準確度下降。

（四）誤差對測量準確度的影響

誤差分基本誤差和附加誤差，基本誤差在使用節流裝置造成差壓來進行測量時,即使一切嚴格按技術要求,也有測量誤差,這種誤差是由裝置本身精度所決定的,故稱之為“基本誤差”,其誤差大致在±1%～±2%的范圍內。附加誤差是在節流裝置和測量儀表的安裝使用過程中,沒有嚴格遵守技術要求和設計時所提供的數據而造成的，有時這種誤差的大小甚至是無法估算的。

（五）計量管理方面對測量準確度的影響

根據大量的現場調研和多年的管理經驗，未嚴格執行計量管理相應制度，將大大降低計量的準確度。由于流量計量的多少直接影響到本單位和個人的經濟利益，因此計算流量的相關參數的測量和計算過程中無意識地滲進了人為原因，致使計量偏離標準，這無形中擴大了計量誤差。

三、為提高標準孔板流量計的準確度，采取以下措施：

（一） 標準孔板節流裝置必須按標準規定進行設計、制造、檢驗和安裝

為獲得可靠的、較高的準確度，必須嚴格按照SY/T 6143-2004標準規定的各項技術規范，對標準孔板節流裝置進行設計加工、校檢、安裝和使用。尤其是要加強對孔板直角入口邊緣尖銳度和測量管直管段內壁粗糙度的加工和檢驗，同時開發標準統一的孔板計算軟件，以提高節流裝置設計和儀表選型的效率和水準。

（二）利用可換孔板裝置與定值節流裝置

可換孔板節流裝置，節流元件可精確地安裝在固定的閥體內，在不影響計量的情況下提升孔板，進行檢查、清洗和更換，并確保計量準確。同時采用液壓升降裝置提升孔板方便快捷，這種裝置主要用在大口徑計量裝置。定值節流裝置對每種通徑測量管道配以有限數量的節流件，孔徑系列按優先數系選用，每種通徑配3～5種孔徑比β值?？蓳Q孔板節流裝置和定值孔板相配套，改變了原有的計量方式，實現了節流裝置產品系列化、通用化和標準化，這將大大提高了節流裝置計量的準確度.

（三）應用合理的流量積算方案

根據天然氣計量工況條件，采用對壓力、溫度和天然氣組分變化自動補償計算方案，計量系統測量儀表配備和精度的選用應符合GB/T 18603-2001。用智能差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器和流量計算機組成在線檢測系統，使溫度和壓力變化得到補償，以提高測量準確度，降低流態脈動對測量誤差的影響。采用定值節流裝置，且配以寬量程智能差壓變送器與流量計算機，這將有效擴展流量量程或方便遷移量程，以實現標準孔板流量計流量的全自動化。

(四)采取有效措施減小脈動流的影響

由于許多原因致使氣流以脈動方式輸送，因此測量天然氣流量會帶來附加誤差，目前可采取如下措施降低脈動流對計量的影響。1.利用減少脈動裝置的設備；2.選用計量管道內徑縮小的縮管測量方法使孔徑比β值和差壓值都在比較高的高管道雷諾數范圍內進行測量；3.利用短引壓管道，以減少引壓管線中的阻力件；4.采用自動清管系統從管線中除去液體等雜質，并將孔板節流裝置安置于穩定流的位置。

（五）定期進行孔板量值溯源

標準孔板流量計作為測量天然氣流量的計量裝置，要確保其準確度必須進行量值溯源，其方式可以是長度、壓力、溫度、時間、質量和氣質分析等單參數溯源，同時也可采用單參數量值和天然氣流量量值相結合的閥室溯源.

（六）加強計量管理，建立健全各項規章制度

按統一孔板流量計測量系統標準配備不同的二次測量儀器。天然氣流量測量、流量積算方法、流量計算軟件都必須在嚴格的技術要求控制中。抓好計量質量管理，確保流量測定準確.同時對標準孔板流量計測量系統進行流量測量評估,并完善規范管理制度，制訂一個切合實際需要的孔板流量計操作使用和管理規程，使之與SY/T 6143-2004標準配套，主要內容有： 一是建立完善各級規章制度；二是建立標準計量儀器檢定維護周期；三是建立工作儀表檢驗、調校和維修制度；四是建立完善計量資料檔案管理制度；五是加強計量技術人員培訓，提高計量人員的技術水平和管理水平。只有嚴格地貫徹執行標準和配套的科學管理，才能保證孔板流量計測量系統的儀器儀表可靠地運行，獲得滿意的天然氣流量測量準確度。

四、結論

1.標準孔板流量計是一種間接的、多參數的流量測量儀表，因此影響標準孔板節流裝置準確度的因素多且復雜，在實際計量工作中，天然氣流動狀態、標準孔板節流裝置、積算方案不合理、計量管理水平等原因，都不同程度地影響天然氣流量測量的準確度。2.按照SY/T 6143-2004標準規定對標準孔板節流裝置進行統一的設計、制造、檢驗和安裝，并開發標準一致的標準孔板流量計設計和儀表選型設計軟件，并采用合理的計算方式，按時進行標準值校檢，加強人員培訓，建立健全計量規章制度，必將大大提高標準孔板流量計測量天然氣流量的準確度。

[1]天然氣流量計量編寫組.天然氣流量計量.北京：石油工業出版社，2001。

[2]彭建華.天然氣流量的標準孔板計算方法及影響其準確度因素簡析.計量與測試技術.1999.2