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探讨影响差压孔板流量计计量精度的因素


文章日期:2017-06-17|阅读数:


  差压孔板流量计结构简单,操作较方便,技术成熟,使得其在管道计量中得到广泛应用。根据调查,在超声波流量计使用之前,差压式孔板流量计在整个油气管道贸易结算中占到了 80%以上。但是,在实际生产运行当中由于孔板流量计的误差影响因素较多,往往造成计量不确定度增大的情况时有发生。通过近几年的使用与调研,在孔板流量计的误差研究方面积累了一些使用经验,提出来了相应的对策予与改善或消除。
 
  随着计量技术和仪表技术的快速发展,在天然气计量方面许多新型的计量设备得到广泛应用,但差压孔板流量计仍然是我国目前天然气长输管道计量用得***多的计量仪表,占整个贸易计量的比例超过 60%左右。为规范差压孔板流量计量,制定了 GB2628 和 SY/T6143 计量标准,对孔板计量系统进行了详细的说明和要求,对计量系统的仪器仪表准确度进行了要求。但是由于差压孔板流量计计量系统特有的结构特点,以及在运行过程中实际情况与理论情况存在偏差,往往计量精度无法得到有效保证。本文将从差压孔板流量计的结构特点和误差产生的原因入手来探讨怎样减控其误差的产生。
探讨影响差压孔板流量计计量精度的因素
  1.孔板流量计的组成
 
  差压式孔板流量计由 3 部分组成:淤现场取压部分—包括孔板阀、前后直管段、导压管;于温度、压力、组分补偿部分—包括现场用温度变送器、压力变送器、天然气组分分析计量的实时数据;盂流量计算部分—指专用流量计算机。
 
  因为整套差压孔板流量计是由多个部分组成,其中的每一环节都有出现导致误差增加的可能,所以要保证整套计量系统的计量精度要求就必须确保每一环节都在可控的范围内运行。
 
  2.误差的分类
 
  差压孔板流量计计量系统的结构特点决定了会产生两种误差:淤附加误差,是由于流量计在运往中偏离了标准条件产生的;于基本误差,这是流量计本身所存在的误差;基本误差是所有计量仪表都具有的,根据其计量原理一般是不可差降的,而由于人为操作的环节多,且天然气这一特殊商品的计量是一种连续且不可重复的计量,如果不加以适时的监控,所引起的计量附加误差可能会相当大,尤其当进行贸易结算时,为供需双方带来计量不准甚至计量纠纷等严重影响。但是,附加误差也可以进行减控的,本文分析了产生附加误差的主要原因,提出精心管理,细致操作以减小计量误差的重要性。
 
  3.影响计量精度的原因
 
  基本误差是生产运行中可接受的,但附加误差是我们必须重视和加以控制的。如果仪表的制造、选型都严格按照标准执行,而在安装和使用过程中,没有严格遵守技术要求执行,就会造成附加误差,这种误差的大小是无法估计的。例如:
 
  (1)孔板安装前后直管段不足。节流装置的流量计算公式是以孔板的稳定流动为基础的,直管段长度不够将直接导致测量点有脉动现象,稳定原理不能成立,从而影响测量精度,产生计量误差。
 
  (2)取压管安装不合理。取压管长度超长导致传输到变送器的模拟信号变化不敏感、阻力过大,反应滞后,变送器采集和转换的信号有可能失真;取压管堵塞也将导致变送器采集失真。
 
  (3)孔板节流装置在长期运行后,节流装置容易产生堵塞、结垢、磨损、腐蚀等现象,这些都会带来附加误差。
 
  (4)由于受温度等因素的影响,变送器接头容易产生泄漏,造成压力(或差压)损失;变送器的物理性能也可能受温度变化影响而发生变化,这些都会带来严重的附加误差。
 
  (5)流速的巨幅波动。孔板流量计的量程比一般为 1:4,即***大流量是***小流量的 4 倍,在它们的区间运行,计量精度能得到很好保证。但时常有超出该范围的情况发生,特别是在夜晚用气低峰时,甚至差压能低
 
  至 0kPa,这种情况将无法确保较高的计量精度。
 
  4.减降误差的措施
 
  前文中介绍了多种附加误差的产生原因,下面提出相应的一些方法和措施对其附加误差进行减控。
 
  (1)孔板节流装置在使用前的安装中应按照标准安装设计,直管段的长度必须满足标准要求,根据孔板前阻力件形成配接足够长度的直管段,一般应前 20D,后 10D,必要时安装整流器。
 
  (2)导压管应采用耐腐蚀材料,其内径不小于 6mm,长度***好在16mm以内。在满足计量能力的条件下,应选择内径较小的测量管,提高差压和孔径比;采用短引压管线,减少管线中的阻力件,并使上下游管线长度相等,减少系统中产生谐振和压力脉动振幅增加;导压管应垂直或倾斜敷设,起倾斜度不小于 1:12。此外,特别重要的是需定期对导压管进行吹扫。
 
  (3)孔板迎流面及圆柱形内孔的入口边缘不得堆积脏物、不得出现毛刺、卷口、可见伤痕、磨损或腐蚀,孔板及孔板阀密封圈不得缺损、变形。定期对孔板进行清洗和检查,孔板应每月至少清洗一次,检查仪表零点,仪表 D/A 转换通道、核对流量计算参数。
 
  (4)变送器和流量显示仪表的度对整套流量计系统的度也很重要。目前变送器大多数采用的是 4~20MA 信号。变送器及上位机应定期检查零位和校验,零位应每月检查一次,差压变送器校验应每三个月进行一次,压力变送器至少每半年校验一次。
 
  (5)在选用不同内径的孔板时,应准确计算好流速的大小,选择适宜的孔板。此外,还可通过控制管道压力来调整流速。
 
  此外,管道中由于气体的流速和压力发生突然变化,孔板流量计造成脉动流,它能引起差压的波动,而节流装置的流量计算公式是以孔板的稳定流动为基础的,当孔板处出现脉动现象或其它突变情况时,其稳定原理将不能成立,从而影响测量准确度,产生计量误差。因此,为了保证计量精度,必须消除脉动流。我们通常可采用以下几种措施:合理安装引压管,通过控制其长度,减少管线中的阻力件,上下游引压管长度保持一致,减少引压管中压力脉动振幅和产生谐振;在满足计量能力的条件下,尽量选择内径较小的引压管,并适当提高差压和孔径比;消除管线中游离液体,可采用自动清管系统或低处安装分液器来减消管线中的积液引起的脉动。
 
  加强计量管理,提高操作人员技术素质,积极引进吸收国外先进的计量技术。孔板在测量管内的部分应该是圆的并与测量管轴线同轴,孔板的两端面应始终是平整的和平行的。
 
  孔板偏心—孔板应与节流装置中的直管段对中。金属管转子流量计实验表明,孔板偏心引起的计量不确定度可能达到 2%,孔径比茁 值越高,偏心率受影响越大,应尽量使用茁 值较低的孔板。
 
  孔板弯曲—由于安装或维修不当。使孔板发生弯曲或变形,导致流量测量误差较大。在法兰取压的孔板上进行测试,孔板弯曲产生的***大误差约为 3.5%。
 
  孔板边缘尖锐度—孔板入口边缘磨损变钝不锐或受腐蚀发生缺口,或孔板管道内部的焊缝或计量法兰垫片,都将使实际流量系数增大和差压降低,造成计算气量偏小。
 
  5.结束语
 
  差压式孔板流量计优点是结构简单、无可动部件、安装方便、性能可靠、耐用;使用时间较长,标准制定***全;价格便宜;适用于压力较稳定、管径较大的计量;并且按照标准制造的孔板不需要重复标定。缺点:量程比小,一般不超过 1:4,适用的条件较高;前后直管段要求较长,一般是前10D,后 5D,这导致站场工艺占地面积大;因为孔板是节流量装置,压损大时不适宜长输管线计量;引压管输出信号为模拟信号,还需变送器才能转换成数字信号,且模拟信号重复性不高;除此之外,对整套流量计计量精度的影响因素多且错综复杂,很难提高测量精度。
 
  孔板流量计分为一次装置(孔板节流装置)和二次仪表(差压、静压、温度、天然气物性参数计量器具等),相关配套仪表的设计、安装、选择、使用、维护都需严格按照有关标准进行,建立健全各项运行维护规章制度,如定期清洗维护制度、定期零位校准、周期送检等制度,并在可控的状态下使用时。


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