摘(zhai)要：随着(zhe)世界天然(ran)氣工(gong)業的(de)迅(xun)速(su)發展(zhan)，天然(ran)氣貿(mao)易的(de)頻繁，對(dui)天然氣(qi)的準(zhun)确(que)計(ji)量要(yao)求越(yue)來越高。目(mu)前國内孔(kong)闆流(liu)量計(ji) 占90%以上，而(er)影響該(gai)流(liu)量計(ji) 計量(liang)精度的因(yin)素很多，包(bao)括流體特(te)性(xing)、儀表性(xing)能、安(an)裝、環境條件等(deng)方(fang)面，要解(jie)決或減少(shao)這些影響因(yin)素，必須(xu)加強管(guan)理(li)、正确選用儀表及加(jia)強技術(shu)培(pei)訓，提高人(ren)員(yuan)素質。
1前(qian)言
　　天然氣(qi)在世(shi)界能源結(jie)構中(zhong)所占的比(bi)例不(bu)斷上(shang)升(sheng)，據(ju)統計(ji)1970年爲17.7%，1980年爲(wei)18.8%，1990年爲(wei)21.5%，2000年爲(wei)22.3%，預計(ji)2010年爲(wei)24.3%。目前天(tian)然(ran)氣的年産量(liang)已達到(dao)2.3×104億m3左(zuo)右。天然氣(qi)的産(chan)區(qu)與其消(xiao)費地區之間的(de)距離就決定了(le)此項(xiang)能源的國際貿(mao)易(yi)量頗大(da)，20世紀90年(nian)代以來(lai)此數(shu)字(zi)不斷上(shang)升，現已達(da)到4200億(yi)m3/a，其中(zhong)75%以(yi)上由管(guan)道輸送，其(qi)餘則(ze)爲液(ye)化(hua)天然氣(qi)。我國是天(tian)然氣資源(yuan)豐富的國(guo)家之(zhi)一，天然氣遠景(jing)儲(chu)量約達(da)38×104億m3，其(qi)中陸(lu)上占(zhan)79%，海上(shang)占(zhan)21%。天(tian)然氣(qi)的生(sheng)産(chan)、利(li)用過程是(shi)一(yi)個流程(cheng)複雜、規模大、速(su)度快(kuai)且連續運(yun)行的(de)系(xi)統(tong)。在這個系(xi)統(tong)中，無論(lun)是在井場、集氣站、配氣站，還是(shi)在使用(yong)者(zhe)家庭(ting)都可(ke)見(jian)到用于(yu)不同(tong)目的的各種流(liu)量測(ce)量儀(yi)表。其計量(liang)的準(zhun)确與(yu)否受到人(ren)們的(de)普遍(bian)重視，因此(ci)計量(liang)的精(jing)度是(shi)選(xuan)擇任何(he)類型(xing)的流(liu)量計(ji)都必(bi)須考(kao)慮的(de)重要(yao)指标(biao)。在實(shi)際應(ying)用中(zhong)，影響流量(liang)計計(ji)量精(jing)度的因(yin)素很多(duo)。
2目前孔闆流量(liang)計計量中(zhong)存在的問題
　　流量計(ji)量儀(yi)表品(pin)種多(duo)，計算模型五花(hua)八門(men)，如(ru) 标(biao)準孔(kong)闆流(liu)量計 、 渦街(jie)流量計 、 漩(xuan)渦流(liu)量計(ji) 、 超聲波流(liu)量計(ji) 等，除了标(biao)準孔(kong)闆(pan)流量計(ji)外，餘(yu)者(zhe)皆缺乏(fa)必要(yao)的标(biao)準或(huo)規範支持。
　　孔闆(pan)流量(liang)計在20世紀(ji)初即使用(yong)于天然氣流量測量(liang)，經過一(yi)個(ge)世紀(ji)的漫(man)長發(fa)展過(guo)程，它(ta)已(yi)成(cheng)爲全世界最主(zhu)要的(de)天然氣流(liu)量計。據估計，目前在(zai)國外它約(yue)占60%，而(er)在國(guo)内(nei)占90%以上(shang)。美國AGA（美(mei)國(guo)燃氣協會）No.3報告(孔闆(pan)流量(liang)計計(ji)量天然氣及(ji)其(qi)它烴(ting)類流體)就(jiu)是針對天(tian)然(ran)氣(qi)計量(liang)的标準，從中可(ke)知，孔闆流量計(ji)測量(liang)天然(ran)氣流量已(yi)經進(jin)行過(guo)非常深入(ru)細緻(zhi)的研究試驗，積(ji)累了豐富(fu)的實踐經(jing)驗，在(zai)量的(de)基礎上(shang)産(chan)生了(le)質的(de)飛躍(yue)，其标(biao)志就是(shi)标(biao)準化(hua)——用标準孔(kong)闆流(liu)量計(ji)，可(ke)以(yi)無須(xu)校準(zhun)而确定信(xin)号(差(cha)壓)與流量(liang)的關(guan)系(xi)，并估算(suan)其測量誤(wu)差，目前在全部流量(liang)計中它是唯一達到(dao)此(ci)标(biao)準的(de)。
　　孔闆流量(liang)計的主要(yao)特點爲結(jie)構易于複(fu)制、簡(jian)單牢固、性能穩(wen)定可靠、使用期限長、價格低等(deng)。整套流量(liang)計由節流裝置(zhi)、 差壓(ya)變送(song)器(qi) 和(he)流量(liang)顯示(shi)儀(或流量(liang)計算機)組(zu)成。它(ta)們可以(yi)分(fen)别由(you)不同廠家(jia)生産(chan)，易于(yu)形(xing)成規模(mo)生産、經濟(ji)效益高，各部分組合(he)非常(chang)靈(ling)活(huo)，即使目前(qian)推出(chu)的 一(yi)體化孔闆流量計 ，亦(yi)可分(fen)開生(sheng)産，再(zai)靈活(huo)組裝(zhuang)。
　　在現(xian)場(chang)惡劣工(gong)作條件下(xia)，節流裝置(zhi)與(yu)差(cha)壓變(bian)送器(qi)及其(qi)連接(jie)部分(fen)的引壓管(guan)線是使用(yong)維護的重點。《天(tian)然氣(qi)流量的标(biao)準孔(kong)闆計量方法》(SY/6143-1996)中(zhong)指出，天然(ran)氣從(cong)地層(ceng)中(zhong)開采出(chu)來，雖(sui)經分(fen)離、除(chu)塵和(he)過濾，因其(qi)所含成份(fen)十分(fen)複雜(za)，從單(dan)井計(ji)算、集氣(qi)計(ji)量到配氣計(ji)量，氣體(ti)組分不同(tong)，所以(yi)節流裝置(zhi)在使(shi)用中(zhong)所受(shou)到的腐蝕(shi)亦各(ge)不相(xiang)同。特别(bie)對(dui)孔闆(pan)直角入口(kou)邊緣(yuan)和測量(liang)管内壁的沖刷、腐蝕尤(you)爲嚴重，這(zhe)将影(ying)響孔(kong)闆(pan)直(zhi)角入(ru)口邊緣弧(hu)半徑和測(ce)量管内壁(bi)的相對粗(cu)糙度(du)，流出(chu)系數發生(sheng)變化(hua)，流量測量不确(que)定度(du)超出(chu)估計數。輸(shu)出信(xin)号爲模拟信号(hao)，重複性不高，對(dui)整套流(liu)量計的(de)精度(du)影(ying)響(xiang)因素(su)多且(qie)錯綜複雜(za)，因此(ci)精(jing)度提高(gao)的難(nan)度很(hen)大。
2.1被(bei)測流體(ti)特(te)性的影響(xiang)
　　由于天然(ran)氣本身的(de)性質(zhi)，會随着外界環(huan)境溫(wen)度的變化而發(fa)生複雜的(de)變化，從而影響流量計的測量(liang)精度。對(dui)于(yu)天然(ran)氣的(de)測量(liang)，必須(xu)首先(xian)确定天然氣的(de)工作溫度(du)和壓力，以(yi)免造(zao)成密(mi)度(du)和壓縮(suo)系數的(de)過(guo)大變(bian)化。低(di)密(mi)度氣體(ti)對某些測(ce)量方(fang)法呈(cheng)現(xian)困難，此(ci)時就要改(gai)變所選擇(ze)的測量方(fang)法，或者進(jin)行溫度和(he)(或(huo))壓(ya)力修(xiu)正，以(yi)保(bao)證(zheng)測量精度。在(zai)評估流(liu)量計的(de)适應性時，還要掌握氣(qi)體的(de)溫(wen)度—粘度(du)特性，雖然氣體(ti)的粘(zhan)度随(sui)溫度(du)和壓力變化較(jiao)小，但(dan)是(shi)對(dui)流量計量(liang)的(de)精度還(hai)是有一定(ding)的影響。
　　在(zai)礦場(chang)計量(liang)或測量(liang)含(han)有雜質的天(tian)然(ran)氣時(shi)，雜質會(hui)腐(fu)蝕儀表接(jie)觸件，使接(jie)觸表(biao)面結垢或析出(chu)結晶，減小(xiao)活動部件(jian)的間隙，從(cong)而改(gai)變流(liu)量計使用(yong)性能(neng)參數(shu)，降低(di)敏感(gan)元件的靈(ling)敏度(du)或測(ce)量性能，影(ying)響計量(liang)精(jing)度。
　　對于油(you)田濕氣(伴(ban)生氣)，其中含有大量飽和水蒸(zheng)氣，溫(wen)度(du)降(jiang)低時有水(shui)凝結(jie)；分離(li)不淨(jing)的濕氣含有油(you)滴或油污(wu)，屬髒污介(jie)質；間(jian)斷計(ji)量，将有油(you)、水沉積在(zai)管線(xian)内。它(ta)們均(jun)屬于(yu)多組(zu)分(fen)流動，計量時應謹慎對(dui)待[1]。經驗表(biao)明，單(dan)相通(tong)用流(liu)量儀(yi)表用于多(duo)組分或多(duo)相流體，測(ce)量性能(neng)會(hui)改變(或大幅度改變(bian))。單相流(liu)動(dong)的氣(qi)體有(you)時也會呈(cheng)現雙相，例(li)如濕(shi)氣中(zhong)水微粒随(sui)着天(tian)然氣流動(dong)，環境溫(wen)度或天(tian)然氣壓力偏離(li)原定狀态(tai)，儀表(biao)就可能不(bu)适應(ying)。測量(liang)氣液雙相(xiang)流時盡(jin)可(ke)能采(cai)用分離後分相(xiang)測量(liang)，以(yi)保(bao)證最小測(ce)量不(bu)确定(ding)度，然(ran)而在有些場合(he)這(zhe)種方法(fa)并不(bu)切(qie)實(shi)可行(hang)或不(bu)符(fu)合要求(qiu)[2]。
2.2儀表性能(neng)的影(ying)響
　　孔(kong)闆流量計(ji)本身引起(qi)的誤(wu)差原(yuan)因主要有(you)：孔闆入口(kou)直角(jiao)銳利(li)度，管徑尺(chi)寸與(yu)計(ji)算不符(fu)，孔闆(pan)厚(hou)度誤差(cha)，節流(liu)件附(fu)件産(chan)生台(tai)階、偏心，孔(kong)闆上(shang)遊(you)端(duan)面平(ping)度，環室尺寸産(chan)生台階(jie)、偏心，取(qu)壓位(wei)置，焊縫突(tu)出，取壓孔(kong)加工(gong)不規(gui)範(fan)或堵塞(sai)及節流件(jian)不同軸度(du)等等。這些(xie)因素都有(you)可能(neng)影響(xiang)孔闆的重(zhong)複性(xing)，重複(fu)性是由儀(yi)器(qi)本身原(yuan)理與制造(zao)質量(liang)所決(jue)定(ding)，它在過(guo)程控制應用中(zhong)是重(zhong)要的指标(biao)。而精度除取決于重(zhong)複性外，尚(shang)與量(liang)值标(biao)定系統有(you)關(guan)。在(zai)實際(ji)應用(yong)中，儀(yi)表優良的(de)重複性被(bei)許多因(yin)素包括(kuo)流體粘度(du)、密度(du)等變化所幹擾(rao)，都會(hui)影響測量(liang)精度。若儀(yi)表輸(shu)出特(te)性是非線(xian)性的(de)，則這(zhe)種影響更(geng)爲突(tu)出。
　　流(liu)量儀表(biao)輸(shu)出主要有(you)線(xian)性和平(ping)方根(gen)非線(xian)性兩種。大(da)部分流量(liang)儀表的(de)非線性(xing)誤差不(bu)列(lie)出單(dan)獨指标，而(er)包含(han)在基本誤(wu)差内(nei)。然而(er)對(dui)于寬流量範(fan)圍脈沖輸(shu)出用作總(zong)量積(ji)算的(de)儀(yi)表，線性(xing)度是一(yi)個(ge)重要(yao)指标(biao)，使(shi)有可能(neng)在流量(liang)範(fan)圍内(nei)用同一個(ge)儀表(biao)常數(shu)，線性(xing)度差(cha)就要(yao)降低儀表(biao)精度。
　　用于(yu)脈動(dong)流動場(chang)所(suo)，應注(zhu)意儀表對(dui)流動(dong)階躍(yue)變化的響(xiang)應。有(you)些(xie)使用場(chang)所要求儀表輸(shu)出跟随流(liu)動變(bian)化，而另一些爲(wei)獲得(de)綜(zong)合平均(jun)值隻要求有較(jiao)慢響應(ying)的(de)輸出(chu)。瞬态響(xiang)應(transientresponse)常以(yi)時間常(chang)數(shu)或響(xiang)應頻(pin)率表示，其(qi)值前者(zhe)從幾毫秒到幾秒，後者(zhe)在數百赫(he)茲以(yi)下，配(pei)用顯(xian)示儀(yi)表可能相(xiang)當大地延(yan)長響(xiang)應時(shi)間。Redmedloc認爲儀(yi)表的(de)流量(liang)上升和下(xia)降的動(dong)态(tai)響應(ying)不對稱會(hui)急劇(ju)增加(jia)測(ce)量(liang)誤差[3]。
2.3流量計安裝的(de)影響
　　管(guan)線布置的偏離造成的(de)安裝(zhuang)誤(wu)差是普遍性(xing)的，其主要(yao)原因是現場不能滿(man)足直管段(duan)要求(qiu)的長度。在(zai)流量(liang)計安(an)裝時(shi)首先(xian)應考(kao)慮管道的(de)布置和天(tian)然氣的流(liu)動方向，有(you)些(xie)雖然是(shi)能雙向(xiang)工(gong)作的(de)儀表(biao)，在安裝時(shi)也要(yao)考(kao)慮(lü)正向(xiang)和反(fan)向(xiang)之(zhi)間測(ce)量性(xing)能(neng)是(shi)否存(cun)在差(cha)異(yi)。
　　大(da)部分(fen)流量計儀表或(huo)多或(huo)少會受進(jin)口流動狀況的(de)影響(xiang)，因而(er)必須(xu)保證(zheng)測(ce)量(liang)流體的良好(hao)流(liu)動狀(zhuang)況。輸送管道上安裝的定(ding)排量(liang)泵、往複(fu)式壓縮(suo)機、振(zhen)蕩(dang)着的閥(fa)或調節(jie)器(qi)等都(dou)是常見的脈動(dong)源，上遊管(guan)道布(bu)置和阻流(liu)件會(hui)引起流動(dong)擾動(dong)，另外(wai)管(guan)道直徑(jing)和方向的(de)急劇(ju)改變等(deng)不良布(bu)置，都會(hui)産(chan)生脈(mo)動，流(liu)量計來不(bu)及跟(gen)随(sui)記(ji)錄脈(mo)動擾(rao)動(dong)，帶來測(ce)量誤(wu)差。因此應(ying)考慮在儀表前(qian)後管道(dao)安(an)裝支撐件。雖(sui)然(ran)脈動(dong)緩沖器(qi)可(ke)清除或減(jian)小泵(beng)與壓(ya)縮機的(de)影(ying)響，然(ran)而流(liu)量計還是(shi)應盡可能(neng)避開振動(dong)或振動源(yuan)爲好[3]。
　　流量計的(de)信号(hao)輸出(chu)顯示(shi)有流(liu)量(體積流量或(huo)質量流量(liang))、總量、平均流速(su)、點流(liu)速幾種，亦(yi)可分爲模拟量(liang)(電流(liu)或電壓)和(he)脈沖量。目(mu)前大部分儀表系統(tong)，在儀表上或其(qi)附近(jin)結(jie)合(he)着電(dian)子設備。大(da)功率電源不(bu)僅會使(shi)儀表(biao)輸(shu)出脈沖(chong)波動(dong)，還會影響(xiang)儀表(biao)工作性能(neng)，如 電(dian)磁流(liu)量計(ji) 的磁場(chang)被(bei)畸變(bian)，影響(xiang)測量精度(du)。因此電氣(qi)連接應有(you)抗(kang)雜(za)散電(dian)平幹(gan)擾的能力(li)，并且(qie)信(xin)号電纜(lan)應盡(jin)可能遠離電力(li)電(dian)纜(lan)和電(dian)力源，将(jiang)電(dian)磁幹擾和射(she)頻幹擾(rao)降至最低水平。
2.4環境(jing)條件方面(mian)的影響
　　因所使(shi)用環(huan)境條件不(bu)同于預期的，使儀表的一些性(xing)能參數和(he)硬件(jian)方面(mian)也随之發(fa)生了改變，從而(er)會改(gai)變流量計(ji)測量結果(guo)。例如(ru)：環境(jing)溫(wen)度或介(jie)質溫(wen)度(du)的(de)急劇變化(hua)引(yin)起濕度(du)的變化，高(gao)濕度會加(jia)速大氣腐(fu)蝕和電解(jie)腐蝕并降低電氣絕(jue)緣，低(di)濕(shi)度則容易産生靜電。
　　儀(yi)表的(de)電(dian)子(zi)部件(jian)和某(mou)些儀(yi)表流(liu)量檢測(ce)部分易受環(huan)境溫度變(bian)化影響。例(li)如，儀(yi)表尺寸變(bian)化，通(tong)過儀(yi)表殼體傳(chuan)熱改(gai)變流體密(mi)度和粘度(du)等，影(ying)響到顯(xian)示儀表(biao)電子元件(jian)時，将(jiang)降低(di)測量精度(du)。
　　此外，影(ying)響孔闆流量計計量的(de)因素還有(you)氣體流速(su)造(zao)成雷諾(nuo)數範圍(wei)不(bu)符合(he)标準(zhun)規定、管道(dao)粗糙度(du)影(ying)響等(deng)。
3解決(jue)孔(kong)闆流量(liang)計計(ji)量(liang)問(wen)題的途徑
3.1加強管理(li)，提高人員(yuan)素質(zhi)
　　孔闆(pan)流量(liang)計易(yi)于偏離(li)标(biao)準的原因(yin)在于(yu)儀表(biao)本身的工(gong)作原理與結構(gou)特點(dian)，儀器自(zi)身(shen)誤差(cha)是制(zhi)造時産生(sheng)的，安裝(zhuang)和(he)使用(yong)誤差則是(shi)在安(an)裝時或長(zhang)期使(shi)用中(zhong)由于流體(ti)介質腐蝕、磨損、沾污(wu)等造(zao)成的(de)。因此，應嚴(yan)格按技術(shu)要(yao)求安裝(zhuang)流量計量系統，消除安裝誤差(cha)。在使用過(guo)程中(zhong)，操作(zuo)人(ren)員(yuan)應做(zuo)好系統的(de)檢修(xiu)、維護(hu)、保養工作(zuo)，延長其使(shi)用壽(shou)命，減小(xiao)計(ji)量誤(wu)差。同(tong)時(shi)，在實際(ji)應用(yong)中(zhong)應強化(hua)宣貫(guan)《天然(ran)氣流(liu)量的标(biao)準孔闆(pan)計量方法》(SY/6143-1996)的力(li)度。其(qi)中(zhong)提到了(le)減少誤差的方(fang)法。如(ru)附錄“節流(liu)裝置在使(shi)用中(zhong)出現(xian)部分(fen)偏離(li)标準(zhun)規定的處理”中規定在實(shi)際應(ying)用(yong)中采取在流出系數中(zhong)增加2個(ge)修(xiu)正系(xi)數，即孔闆入口(kou)尖銳(rui)度(du)修(xiu)正系(xi)數和(he)管壁粗糙(cao)修正系數(shu)或者采用(yong)可換孔闆(pan)節流(liu)裝(zhuang)置。因此(ci)在天(tian)然氣(qi)計量(liang)的實(shi)際應(ying)用中應深入(ru)研(yan)究，吃(chi)透《天(tian)然氣(qi)流量的标(biao)準孔闆計(ji)量方(fang)法(fa)》的(de)精髓(sui)，嚴格(ge)按标準規(gui)定安(an)裝、使(shi)用、處(chu)理數(shu)據(ju)，保證天(tian)然氣(qi)計(ji)量(liang)的準确性。
3.2測(ce)量儀表(biao)的正(zheng)确(que)選(xuan)用
　　測量儀(yi)表(biao)應首選(xuan)标準節流(liu)裝置(zhi)，當流(liu)量變化範(fan)圍大(da)時要考慮用寬量程(cheng)智能(neng)差變(bian)，其它類型(xing)檢測(ce)儀表在相(xiang)應的(de)計量(liang)天然(ran)氣的(de)标準(zhun)出台(tai)前，應慎重(zhong)選用，二次(ci)儀表的計(ji)量模型應(ying)符合SY/T6143-1996的要求計算FZ能(neng)輸入組份，實時(shi)計算(suan)C值。
3.3加強技(ji)術培(pei)訓，借(jie)鑒國(guo)外經(jing)驗(yan)
　　引進、消(xiao)化、吸收近(jin)幾年(nian)發展(zhan)起來的天(tian)然氣計量(liang)新技(ji)術。從(cong)國外情況(kuang)來看(kan)，在(zai)天然氣(qi)國際貿易(yi)中能(neng)量計(ji)量幾乎已(yi)全面(mian)取(qu)代傳統(tong)的體(ti)積計(ji)量，而(er)我國的(de)天(tian)然氣(qi)計量領域(yu)中體積計(ji)量仍占統(tong)治地位(wei)。爲(wei)了盡快與(yu)國(guo)際(ji)接軌(gui)，使用單位可以(yi)與各科(ke)研(yan)究院(yuan)所聯合攻(gong)關，開(kai)展天(tian)然氣能量(liang)計量的試(shi)驗工作，并(bing)在此基礎(chu)上完成标準化(hua)。爲了(le)加(jia)快試驗(yan)進度，建(jian)議引進國外先(xian)進的在(zai)線氣(qi)相色(se)譜系統和(he)流量計算(suan)機，在消(xiao)化(hua)引進(jin)技術(shu)的(de)基礎上(shang)發展适合(he)我國國情的(de)天(tian)然氣(qi)能量計(ji)量系統(tong)。

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