標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計產(chǎn)生誤差的原因及日常維護(hù)要點(diǎn)
標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計是天然氣行業(yè)中使用多,并已標(biāo)準(zhǔn)化的檢測元件,在嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)制造、安裝和使用的條件下,無需進(jìn)行實(shí)流檢定,也能在已知的不確定度范圍內(nèi)進(jìn)行流量測量。這一突出的優(yōu)點(diǎn)使孔板流量計在今后一定時期內(nèi),天然氣生產(chǎn)與貿(mào)易計量中仍然會大量采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計,其在實(shí)際應(yīng)用中需要規(guī)范操作、嚴(yán)格管理才能確保計量的有效和準(zhǔn)確。
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孔板流量計的優(yōu)缺點(diǎn)
孔板流量計按照是否可以帶壓更換孔板,分為一體式孔板流量計和孔板流量計(孔板閥)。優(yōu)點(diǎn):原理簡明,應(yīng)用技術(shù)成熟,容易掌握;適應(yīng)性強(qiáng),更換孔板即可實(shí)現(xiàn)不同流量的測量;性能穩(wěn)定可靠,使用壽命長;孔板為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件,標(biāo)定方便簡單。缺點(diǎn):量程比小,一般為3:1-5:1;壓力損失較大;計量準(zhǔn)確度受影響因素較多;前后直管段要求長,占地面積大。
引起孔板計誤差的主要因素
1.計量儀表誤差
采用孔板流量計,對孔板加工的技術(shù)要求十分嚴(yán)格,必須符合GB 2624-1981或SY/1' 6143-2003(用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計測量天然氣流量)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定,否則,會給天然氣流量測量結(jié)果帶來很大的誤差??装宓钠暮蛷澢强装宓闹圃彀惭b和使用中影響計量儀表精度的主要因素,有關(guān)實(shí)驗表明,孔板彎曲造成的大誤差為3.5%??装灏惭b盡管安裝規(guī)范一般都能夠掌握,但有些細(xì)節(jié)往往沒有引起重視,導(dǎo)致較大的計量誤差。如密封墊片內(nèi)孔未按環(huán)室尺寸加工,墊片伸出環(huán)室,干擾流體穩(wěn)定流動:導(dǎo)壓管走向不合理,差壓無法順利傳導(dǎo);平衡器安裝水平精度低,直接產(chǎn)生計量誤差等。
2.節(jié)流裝置的突出物
節(jié)流裝置中伸人管內(nèi)的墊片、焊縫等也會引起測量誤差,誤差大小與突出物位置、孔板與突出物的距離以及突出等有關(guān)。有關(guān)實(shí)驗表明,當(dāng)?shù)?0.7,突出物位于孔板上游管徑2倍時,產(chǎn)生誤差大;若突出物位于孔板上游處,誤差為16%-50%。若位于下游,則對計量精度的影響相對較小。
3.使用條件變化引起的誤差
這種誤差主要是由脈動流現(xiàn)象和超量程、流程頻繁波動問題引起的。管道中氣體流速和壓力發(fā)生突然變化,造成脈動流,引起差壓波動,當(dāng)節(jié)流裝置上出現(xiàn)明顯的脈動流時,計量可能產(chǎn)生較大誤差,有關(guān)文獻(xiàn)指出脈動流引起的誤差大可達(dá)20%-30%。此外,由于小用戶用氣不均衡,氣量瞬間發(fā)生急劇變化,都會導(dǎo)致差壓波動。超量程問題大多數(shù)是由于季節(jié)不同,用量發(fā)生變化引起的,冬天時流量大,夏天時流量小,有可能超過所選儀表的量程,從而引起誤差。同時,城市用氣而無調(diào)峰設(shè)施的計量裝置,當(dāng)流量隨時間頻繁波動時,將會直接影響對天然氣計量的準(zhǔn)確度
4.氣質(zhì)條件引起的誤差
天然氣從地層中采出來,雖然經(jīng)過分離、除塵或過濾,但由于處理不*或集氣管網(wǎng)和輸氣干線內(nèi)腐蝕物的影響,使得天然氣中混有少量的液體或固體雜質(zhì),這些雜質(zhì)易聚集在孔板截面收縮、流速突變的孔口銳邊上,而孔板流量計對孔板銳邊、截面及流線的變化非常的敏感。此外,天然氣中的雜質(zhì)還會對孔板產(chǎn)生沖刷和腐蝕,特別是對孔板直角入口邊緣和測量管內(nèi)壁的沖刷腐蝕特別嚴(yán)重,這將影響到孔板直角人口邊緣圓弧半徑和測量管內(nèi)壁相對粗糙的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),孔板流出系數(shù)也將發(fā)生變化,使測量準(zhǔn)確度達(dá)不到要求。天然氣的含水量也對天然氣計量準(zhǔn)確度有著很大的影響。美國雪佛龍公司和科羅拉多工程實(shí)驗站用注水后的孔板流量計進(jìn)行計量得到了:①用孔板流量計測量氣體流量,當(dāng)氣體中央帶少量液體時,流量測量不確定度偏高,測量的濕氣流量隨刀的增加而減少,在月比為0 .7時,測得的流量偏差為一1.7%;②當(dāng)夾帶少量液體時,在月比為0.5時,表明孔板性能較好,但是應(yīng)將夾帶液體在孔板上游脫出,以獲得佳的計量性能;③用舊的孔板流量計測量濕氣,流量計量值將降低3%0
5.其他引起的誤差
其他誤差因素有管道泄露、人為破壞、管理不嚴(yán)、不合理的積算和取值方法、計量工況偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定條件。計算方法本身不合理,對溫度、壓力、氣體組成的變化沒有自動補(bǔ)償?shù)?,也是引起天然氣計量誤差的原因。特別是管道泄漏引起的誤差也相當(dāng)大。例如,節(jié)流裝置前后的差壓一般都很小(0-60 kPa),管道壓力往往是它的幾十倍,如發(fā)生導(dǎo)壓管泄漏或堵塞,不僅給計量帶來誤差,而且會損壞差壓變送器。輸氣系統(tǒng)的泄漏有3種類型:偶然性泄漏、長期性泄漏和普通運(yùn)行泄漏。偶然性泄漏是指由于輸氣系統(tǒng)在長期運(yùn)行過程中的腐蝕和輸配設(shè)備安裝不當(dāng)或設(shè)備發(fā)生故障所導(dǎo)致的泄漏。長期性泄漏是由于輸配氣站本身工藝設(shè)計的不合理或設(shè)備質(zhì)量不好導(dǎo)致的泄漏。普通運(yùn)行泄漏是指由于某些站場管部件本身設(shè)計不當(dāng)造成腐蝕從而引發(fā)的泄漏,輸氣系統(tǒng)的泄漏絕大部分屬于偶然性泄漏。造成輸氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏的主要原因包括:輸氣管道和部件長期暴露于酸性氣體環(huán)境中,造成硫化氫腐蝕;天然氣中的HAS , CO:等酸性氣體和HZO ,O:等組分達(dá)不到輸氣系統(tǒng)對氣質(zhì)的要求造成輸氣管道和部件內(nèi)壁腐蝕;輸氣管道制管質(zhì)量差導(dǎo)致管道螺旋焊縫的斷裂;輸氣管道和部件安裝和焊接質(zhì)量差導(dǎo)致管道環(huán)行焊縫和管、件之間焊縫的斷裂等等。
消除計f誤差的改進(jìn)措施
I.孔板加工及安裝 嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)加工孔板,正確安裝,合理選擇壓差量程嚴(yán)格按照GB 2624-1981或SY/Y 6143-1996標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定加工孔板。孔板節(jié)流裝置在使用前的安裝中應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)安裝設(shè)計,根據(jù)孔板前阻力件形式配接足夠長度的直管段,一般應(yīng)至少前30D。當(dāng)場地不允許時,必須在孔板前的直管段上安裝整流器??装迦丝诙嗣姹仨毰c管道線垂直,其偏差不能超過10。安裝時孔板嚴(yán)禁反向,要正確使用和選擇壓差計,當(dāng)壓差計工作量程在30%以下時,必須及時更換壓差計的量程或孔板規(guī)格。法蘭取壓時日值應(yīng)在0.2-0.75,角接取壓時R值應(yīng)在0.4-0.60
2.氣流脈動誤差消除
消除脈動流,減小脈動影響,合理解決超量可以采用以下方法消除脈動流,減小脈動流的影響。
(I)采用分離除塵器加強(qiáng)氣水分離;從管線中除去游離液體,及時吹掃排出管道內(nèi)積液,確保天然氣計量準(zhǔn)確性。
(2)控制計量管段下流閥。實(shí)踐證明,控制下流閥能有效的抑制脈動流,同時對各類脈動源引起的壓差波動都有抑制作用。
(3)加裝緩沖罐或設(shè)置專門脈動消減器,抑制脈動源引起的差壓波動;提高差壓和孔徑比;安裝調(diào)壓閥穩(wěn)定輸出壓力,從而減小脈動對計量的影響。
(4)在滿足計量能力的條件下,應(yīng)選擇內(nèi)徑較小的測量管,使如 .R在比較高的雷諾數(shù)下運(yùn)行。
(5)采用短引壓管線,盡量減少引壓管線系統(tǒng)中的阻力件,并使上下游管線長度相等,以減少系統(tǒng)中產(chǎn)生諧振和壓力脈動振幅的增加。
孔板流量計日常管理
(1)加強(qiáng)日常管理,對參數(shù)進(jìn)行合理修正在日常生產(chǎn)中應(yīng)定期對孔板進(jìn)行清潔、維修或撤換并且對測量流量進(jìn)行修正。在孔板流量計日常使用過程中,要確保準(zhǔn)確的計量,應(yīng)至少每月一次清洗檢測孔板、檢查儀表零點(diǎn)、儀表D/A轉(zhuǎn)換通道、核對流量計算程序,對有坑蝕及劃痕的孔板應(yīng)及時更換。從節(jié)流裝置不確定度的計算公式可以看出,天然氣的壓力、密度、溫度和壓縮系數(shù)的變化將直接影響到測量的準(zhǔn)確度。因此,應(yīng)該選擇合適的儀表來測量天然氣的壓力、密度、溫度等特性參數(shù)。
(2)孔板流量計測量范圍一般為3.5:1,而實(shí)際工況并不都在此范圍,一旦超過測量范圍,必將引起測量誤差。孔板差壓變送器差壓范圍應(yīng)控制在其量程的10%以內(nèi),例如,差壓變送器量程為0-60 kPa,日常計量中差壓工作范圍應(yīng)保持在6 kPa-54 kPa,如超出該量程范圍將影響計量精度。
(3)根據(jù)場站下游用戶用氣量的不斷變化,提前加工制作不同規(guī)格孔板,每塊孔板都可以計算出對應(yīng)流量范圍,場站可根據(jù)氣量變化及時更換孔板。以此實(shí)現(xiàn)節(jié)流裝置產(chǎn)品系列化、標(biāo)準(zhǔn)化,有利于提高節(jié)流裝置計量的準(zhǔn)確度。
(4)定期檢查孔板導(dǎo)壓管是否存在銹蝕,觀察導(dǎo)壓管是否有堵塞、泄漏等現(xiàn)象,一旦發(fā)現(xiàn)立即整改,以確保計量精度。
(5)場站值班人員定期檢查孔板流量計的差壓、壓力、溫度變送器現(xiàn)場工作是否正常,控制室上傳參數(shù)及現(xiàn)場顯示是否一致,孔板瞬時流量是否穩(wěn)定等。這些都是影響孔板計量精度的主要因素。