天然氣標準孔板計量系統幾類常見誤差因素分析

曾濤

摘 要：天然氣標準孔板計量系統是用來檢測天然氣流量的一種裝置，蘊含了多種參數的復雜計算過程。基于此，本文簡要闡述標準孔板計量系統的系統構成，并分析工藝參數影響對常見誤差產生的影響，旨在為天然氣流量測量標準孔板計量系統設計和使用中存在的實際問題提供參考方向。

關鍵詞：標準孔板;計量系統;影響因素

引言

基于標準孔板計量系統的用途來講，其實際上是由多種儀表組合而成，用來檢測天然氣的流量，通過復雜的參數運算流程，輔助技術人員的工作。在多個復雜工藝中，包含計量參數、節流裝置的技術參數。由于標準孔板計量系統的組成較為復雜，因此，其中的一項因素將會影響天然氣流量測量的結果，其過程可能是直觀的，也可能是隱蔽的。對于從事天然氣行業的技術人員來說，必要熟悉的每一種因素將對測量結果產生的影響，以便對測量結果做出正確的分析。防止在日常工作中存在一些糾紛，依靠科學有效的技術力量，將誤差扼殺在搖籃之中。

1.標準孔板計量系統

標準孔板計量系統是一種差壓式流量測量裝置，通過測量天然氣流經節流裝置前后的差壓間接測量流量。用標準孔板計量系統測量天然氣流量的優勢是設計、加工和計算已經標準化，標準節流裝置只要按照GB/T21446-2008《用標準孔板流量計測量天然氣流量》標準設計加工，不需要整體校準即能在已知的不確定度范圍內進行流量測量。標準孔板計量系統通常由能將流量轉換成差壓信號的節流裝置和測量差壓并顯示流量的差壓計（或差壓變送器）組成。節流裝置也稱“一次裝置”，包括節流件、取壓裝置和前后直管段。顯示裝置也稱“二次裝置”，包括差壓信號管路和測量中所需的各類儀表、流量積算設備等。

2.工藝參數的影響

2.1取壓方式的影響

差壓是影響流量測量結果的核心因素。差壓一般通過高準確度差壓變送器直接測得，或通過標準孔板前后的兩個壓力變送器差值間接測得。法蘭取壓與角接取壓兩種取壓方式，不同取壓方式代表著不同的取壓位置，特別是標準孔板后側的取壓位置非常重要因為天然氣流束通過標準孔板后截面有個先收縮后擴大的過程，不同取壓位置處的壓力不同，前后壓力差也就不同。而且，取壓方式造成系統流出系數C的計算結果不同，流量測量結果自然不同。已知條件不變，分別選取法蘭取壓與角接取壓兩種取壓方式，計算比較流量值。標準節流裝置都配置孔板夾持器，孔板夾持器上的取壓孔規范了取壓方式。如果同個孔板夾持器上有不同取壓方式的取壓孔時，應特別注意導壓管不能安裝錯誤。

2.2差壓測量誤差的影響

天然氣在標準參比條件下的體積流量隨差壓增大而增大，故如果差壓值測量產生誤差，比實際值偏大的話，標準孔板計量系統測得的流量值也將偏大但差壓值與流量值不是正比關系，差壓的方根值才與流量值成正比關系。差壓儀表量程選用時，差壓值宜在滿量程的10%～90%范圍內，差壓儀表的范圍度為1：9，根據差壓方根值與流量值的正比關系推算，標準孔板計量系統的范圍度一般為1：3，不會超過1：4。這是標準孔板計量系統的缺陷，只適宜流量較穩定的工況。標準孔板計量系統差壓信號管路的安裝應注意不能帶來附加誤差，試驗證明：標準孔板下游側導壓管至差壓儀表間的接頭、儀表閥漏氣或堵塞，造成流量測量結果偏大;上游側則相反。對于測量腐蝕性天然氣的場合，導壓管上隔離器的兩個容器中液面若不在同一高度上，上游高、下游低造成流量測量結果偏大;上游低、下游高則相反。

2.3壓力的影響

天然氣在標準參比條件下的體積流量隨壓力增大而增大，故如果壓力值測量產生誤差，比實際值偏大的話，標準孔板計量系統測得的流量值也將偏大。但壓力值與流量值不是正比關系，壓力的方根值與流量值也不成正比關系。這是因為壓力與多項參數相關聯，壓力p變化，天然氣的動力粘度ル變化，管徑雷諾數Reo隨之變化最終導致流出系數C發生變化。只不過流出系數C雖然隨管徑雷諾數Ren變化而變化，但當管徑雷諾數Ren增大到某一數值時，這個變化就很小了，流出系數C趨于穩定。壓力P1變化，還將導致可膨脹性系數s和超壓縮系數F2發生變化。最終流量值的變化趨勢和變化程度是以上跟壓力有關的多項參數共同變化的綜合結果。天然氣標準孔板計量系統中一般通過高準確度的壓力變送器測測量壓力，在送檢和使用壓力變送器時要注意正確區分絕壓表和表壓表，否則因為壓力測量值相差一個當地大氣壓，最終流量計算值產生很大誤差。G被測壓力較穩定時，工作壓力宜在等分刻度壓力儀表滿量程的30%～75%范圍內被測壓力波動較大時，工作壓力宜在等分刻度壓力儀表滿量程的30%～70%范圍內。

2.4溫度的影響

總體上天然氣在標準參比條件下的體積流量隨溫度增大而減小，故如果溫度值測量產生誤差，比實際值偏大的話，標準孔板計量系統測得的流量值將偏小。天然氣標準孔板計量系統中一般通過高準確度的溫度變送器測量溫度，在安裝溫度儀表時要注意溫度計套管或插孔管應伸入管道至公稱內徑的大約1/3處，對于大于300mm的大口徑管道溫度計的設計插入深度應不小于75mmB/T21446-2008《用標準孔板流量計測量天然氣流量》標準規定，天然氣溫度變化應在等分刻度溫度儀表滿量程的30%～70%范圍內。

結論

總之，深入了解和準確把握影響天然氣標準孔板計量系統各個誤差因素對流量測量結果的影響趨勢和影響程度，有助于準確評價和把握計量系統性能，在發生計量異議時幫助查找到問題原因，提供解決異議的技術手段。

參考文獻

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