1.計量中存在的問題
標準孔板流量計是一種間接的、綜合參數的技術測量,使用儀表多,影響因素復雜。正常情況下其測量精度能滿足GB2624-93標準和SY/T6143-1996(天然氣流量計量的標準孔板計量方法》標準的要求。在實際工作中,偏離標準規定的條件對計量準確度的影響,有的可定量估算并進行修正,有的只能估計其變化趨勢,但有的是多種條件同時偏離,這就產生了常復雜的情況。因為一般文獻只介紹某一條件偏離引起的誤差,缺少多種條件同時偏離時誤差測量的相關資料。大量的現場調查和實踐經驗表明,出現計量問題的主要原因是節流裝置的設計、制造、安裝使用和工況條件偏離了標準規定的范圍。其主要表現如下:
(1)沒有嚴格按SY/ T6)43-1996標準進行設計,制造和安裝。選擇測量管徑過大,長期處于低雷諾整數下進行,上下游管段未按標準要求安裝配套,管內徑未實測,管內粗糙度超出允許限度,取壓孔加工不規范或堵塞,孔板加工及安裝不符合規定。上述不符合規定的條件,破壞了正常流動狀態,可能給計量結果造成1%~5%甚至更高的誤差。
(2)沒有嚴格執行管理規程中維修和定期檢驗的要求。沒有定期檢查清洗節流裝置,孔板取壓裝置嚴重污染;孔板迎流面污物堆積,使計量結果偏低,附加誤差無法估計;孔板反裝.可產生15%以上的負偏差;計量旁路管道閥門內漏,使計量值偏低;計量檢測工具使用維護不當,造成測量參數的附加誤差。
(3)不合理的積算方法和取值方法,計量情況偏離標準規定條件。積算方法本身的不合理,對溫度,壓力,氣體組成的變化沒有自動補償;流量隨時間變化波動頻策,特別是供城鎮用氣而無調峰設施的計量裝里,直接影響天然氣計量的準確度。
2.提高天然氣流量計量準確度的措施
天然氣流量計量精度與孔板、取壓裝置、管道條件、安裝質量、計量儀表、積算方法等諸多因素有關,為提高流量計量準確度,可采取以下具體措施。
(1)嚴格貫徹標準
SY/T6143-1996標準對測量管長度、直管、內表面粗糙度等有嚴格的技術要求。當測量管zui小長度不能滿足標準要求時,會給流量測量結果帶來偏差,其大小與孔徑比和雷諾數有關,必須在孔板前面的直管上安裝整流器才能保證計量精度??装迦丝诙嗣姹仨毰c管道軸線垂直,其偏差不能超過1%,安裝孔板時要注意裝人管道的方向,嚴禁反裝,必須符合標準對不同軸度公差的要求。法蘭,孔板與取壓裝置之間的密封墊片不得突人直管段內或取壓裝置的內腔,不得擋住取壓口而引起取壓裝置的改變。新建場站必須在管道吹掃并運行幾天后,再將孔板安裝到節流裝置上,以免孔板被氣體中液、固體雜質損傷或污染。另外,應開發天然氣流量計量軟件,提高節流裝置設計和儀表選型的技術水平,完善計量管理制度,制定切合實際的管理與使用規程,以保證計量裝置運行可靠,獲得滿意的計量精度。
(2)正確選擇壓差量程
孔板流量計以較穩定的流速參數作為設計依據,流量過小或過大都會使計量誤差增加。要正確選擇與使用差壓計,若差壓計工作量程在30%以下,會大大降低流量測量精度。當天然氣流量減小后,要及時更換差壓計的量程或孔板規格,否則因差壓造成計量誤差會成倍增加。在選擇儀表差壓量程時,既要考慮孔徑比,又要使經過孔板壓力損失后的壓力滿足生產需要。法蘭取壓和角接取壓孔徑比的值應在0.2-0.75之間,一般宜選擇在0.4~0.6之間,這樣,既可保證計量精度,又能減小壓力損失。
(3)采用流量計算機的積算方案
積算方案采用現代數學計算機技術,可按用戶的要求進行各種流量(體積流量和質量流量)的計算,自動連續地對流量進行全補償或部分補償,只要將流量方程中各個系統的公式按一定的要求編程,就可達到積算流量的目的。
(4)采用可換孔板裝置與定值節流裝置
可換孔板節流裝置是一種結構上有重大突破的新型節流裝置,節流元件安裝在固定的座體內(座體通過法蘭與管道連接),在不拆動管道或不停輸的情況下,可方便地提升孔板進行檢查,清洗或更換,從而保證了計量準確度。采用液壓升降裝置孔板提升輕便,特別適用于大口徑孔板。這種節流裝置還配有清洗機構,可消除臟垢介質,為單井天然氣的準確計量提供了有效的手段。
定值節流裝置改變了現有節流裝置,根據計算結果加工其孔徑的方法,每一種公稱通徑管道配以有限孔徑的節流件,孔徑系列按優先系數選取。采用定值節流裝置有利于產品批量生產,降低生產成本??蓳Q孔板節流裝置和定值孔板相配套,將改變傳統的生產方式,實現節流裝置產品系列化,通用化和標準化,有利于提高節流裝置計量的準確度。
3.孔板流量計入口邊緣尖銳度的問題
孔板流量計在天然氣工業中是法定計量儀表之一,具有結構牢固,易于復制,試驗數據豐富,無需實流校準即可投用等許多優點。但孔板開孔直角人口邊緣尖銳度的鈍化問題一直困擾著流量測量工作者。
在流體的沖刷作用下,剛投人使用的孔板開孔直角人口邊緣可能很快變鈍,使流出系數發生變化。
SY/T6143 - 1996標準認為,當的rk/d <0.0004時(rk為邊緣半徑,d為孔板開孔直徑),孔板開孔直角人口邊緣是尖銳的。試驗證明,新孔板加工的rk改為0.04~0.07mm,對于大的開孔直徑較容易滿足,而對小的開孔直徑要滿足上述要求很困難。開孔直角人口邊緣尖銳度影響是一個十分重要的問題,目前主要解決辦法如下:
(1)在流出系數中引人修正系數Bk??装迨褂靡欢螘r間,經檢查當rk/d>0.004時,應對流出系數C進行修正。修正系數B*按SY/T6143-1996標準中C1取值。
(2)采用耐磨孔板。在標準孔板開孔的人口加工一個倒角,并有一定限度,可以在標準孔板流出系數上乘一個修正系數來得到耐磨孔板的流出系數。
(3)定期檢查,及時更換。采用可提升孔板裝置使孔板的檢查工作可以方便進行。在計量要求較高的情況下。不合格的孔板應更換或采取修正系數方法予以修正。
孔板開孔直角人口邊緣尖銳問題至今未獲得滿意解決,廓形節流件(如噴嘴,文丘里管)不存在人口邊緣尖銳度變化引起流出系數變化的問題,制造成本將大幅度下降且質量易得到保證。采用廓形的節流元件代替標準孔板,可以解決孔板開孔直角人口邊緣尖銳度鈍化問題。
4.測量范圍的擴展
孔板流量計一般適用的測量范圍為3.5:1,而天然氣輸配中實際的流量變化有時會超過這一范圍,在這種情況下,其測量準確度顯著下降。雖然理論上標準孔板流量計的測zui范圍可以擴展,但因受技術手段限制無法實現。如果采用定值節流裝置與寬量程差壓變送器智能流量積算儀或流量計算機配套使用,可方便地擴展流量量程或遷移量程,進而實現傳統差壓流量計智能化,這將是節流裝置發展應用中的又一次重大突破。