流量測量用標準孔板流量計的歷史悠久，應(yīng)用廣泛。它的特點是結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長，適應(yīng)性較廣。目前，標準節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)已經(jīng)標準化，有可靠的試驗數(shù)據(jù)，只要嚴格遵照GB/T21446-2008《用標準孔板流量計測量天然氣流量》標準中的加工和安裝要求，就可以根據(jù)計算結(jié)果制造和使用，不必單獨檢定就能保證計量裝置的準確性。但由于標準孔板流量計的設(shè)計安裝要求及氣質(zhì)要求比較苛刻，在實際的工況條件下很難符合標準要求，容易造成流量計產(chǎn)生計量附加誤差。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對產(chǎn)生流速儀計量附加誤差的原因進行分析并探討解決方法。

    上下游直管段長度不夠

    1 產(chǎn)生誤差的原因

    上下游直管段長度不夠，氣流得不到充分發(fā)展，將使計量結(jié)果造成較大誤差。計量標準規(guī)定的zui短直管段長度，在現(xiàn)場實際中一般很難得到滿足，特別是由于輸氣工藝等原因，計量裝置的上游往往都存在彎頭。如果是單彎頭或平面雙彎頭將使計量結(jié)果偏高^[1]_；對于多個彎頭，將使計量結(jié)果偏低。

    2 解決措施

    應(yīng)該在節(jié)流裝置之前加裝整流器，避免旋轉(zhuǎn)流、渦流對計量的影響。

    天然氣的氣質(zhì)和氣流條件

    1 產(chǎn)生誤差的原因

    GB/T21446-2008《用標準孔板流量計測量天然氣流量》標準中規(guī)定，通過孔板的天然氣是經(jīng)凈化處理后的天然氣，氣流的流動應(yīng)是保持亞音速的、穩(wěn)定的或僅隨時間緩慢變化的。氣流是均勻單相的牛頓流體。若氣體含有質(zhì)量分數(shù)不超過2%的固體或液體微粒，且成均勻分散狀態(tài)，也可以認為是均勻單相的牛頓流體。氣流流經(jīng)孔板以前，其流束應(yīng)與管道軸線平行，氣流流動應(yīng)為充分發(fā)展紊流且無旋渦，管道橫截面所有點上的旋渦角小于2°即認為無旋渦。

    通過計量調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前在油田天然氣計量中約50%的計量點其氣流條件具有以下兩個特點。

    （1）氣體流量不穩(wěn)定，并隨時間周期性地大幅度變化，屬脈動流體。產(chǎn)生脈動源的原因^[2]_： ①往復式壓縮機、發(fā)動機和葉片式增壓機；②調(diào)壓閥猛開關(guān)或者閥芯松動和磨損；③大量水或油的冷凝物在管線中不規(guī)則運動。

    （2）氣質(zhì)中含水量大，并夾帶原油及微量顆粒雜質(zhì)，氣流流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生凝析液。氣質(zhì)、氣流條件達不到GB/T21446-2008《用標準孔板流量計測量天然氣流量》標準中規(guī)定的要求，必將產(chǎn)生計量附加誤差。為了獲得準確的計量值，必須抑制氣流的脈動及消除氣質(zhì)中的水分和雜質(zhì)。

    2 解決措施

    進入流量計的氣體必須先通過氣液分離器、過濾器。

    （1）把測量管裝在對消除脈動來說較為有利的位置，例如裝在調(diào)壓閥的入口或遠離脈動源處。

    （2）為了減少脈動幅度，可在脈動源和測量管之間的管線上加裝一個容器，或者設(shè)計專門的脈動衰減器。把節(jié)流閥或限流器裝在脈動源和污水流量計測量管之間是減少脈動的zui有效方法，但是這種方法壓力下降過大，除非條件許可，否則不宜采用。

    （3）在差壓仍然保持較高的操作前提下，可用較小的測量管，而孔板開孔直徑基本不變。

    （4）在流量計前、后取壓管出口處分別加裝一個具有一定容積的氣液分離器，使進入流量計的差、靜壓信號達到先氣液分離及緩沖后再進入計量裝置。

    （5）導壓管路上的上、下游導壓閥應(yīng)選用大通徑的球型閥。

    （6）為了防止導壓管的凍堵，必須對導壓管路進行保溫，并增加加熱補償保溫措施。

    （7）對于因下游波動源而引起明渠流量計量點氣流脈動的情況，可通過調(diào)整流量計下游側(cè)閥門的閥位（關(guān)小），使計量點氣流脈動幅度減小。試驗證明，采用關(guān)小計量管下游閥的方法來控制氣流的脈動，效果是十分明顯的，此方法在實際使用時，必須在確保安全生產(chǎn)的情況下進行。

    試驗證明通過上述方法能有效地抑制氣流的脈動、消除氣質(zhì)中的水分及雜質(zhì)，減少流量計的計量附加誤差。

    標準孔板

    1 產(chǎn)生誤差的原因

    （1）在長時間的使用過程中，標準孔板由于被天然氣的侵蝕或機械磨損而產(chǎn)生變形，孔板的光潔度下降，入口的尖銳程度變圓，使其圓弧半徑不能滿足標準要求；尖銳度變圓后對計量的影響是使計量數(shù)據(jù)比實際流量偏低，zui多可能偏低10%。

    （2）標準中規(guī)定孔板厚度E應(yīng)介于孔板開孔厚度е與0.05D之間。如果超出這個范圍，將使氣流流過孔板的阻力損失增大，使計量值比實際流量高，造成1%以內(nèi)的附加計量誤差。

    （3）孔板孔徑尺寸測量不準確。沒有及時送到檢定部門進行檢定，而是用游標卡尺在現(xiàn)場進行測量。由于沒有在標準狀況下（壓力為101.325kPa、熱力學溫度為293.15K）進行檢定，當現(xiàn)場溫度較高時，所測孔板孔徑值將偏高，造成流量計算值比實際流量值偏高。

    （4）孔板裝反，使差壓降低，造成計量氣量比實際氣量偏小約10%～17%。

    2 解決措施

    （1）在孔板設(shè)計、加工、檢驗、安裝和使用中，一定要確保符合標準。如確保孔板平整干凈、不變形、無缺口和無撞擦傷，直角入口邊緣尖銳，正確安裝等都是十分重要的。

    （2）定期對孔板進行檢查、清洗，按檢定周期及時送到檢定部門進行檢定。

    （3）為了避免人為過失造成的計量誤差，要加強對計量的管理和對人員的培訓工作。

    差壓變送器

    1 產(chǎn)生誤差的原因

    差壓變送器的準確度及性能對流量計的計量結(jié)果影響較大。實際工作中，由于沒有按照設(shè)計要求進行差壓變送器的選型、安裝和使用中的維護保養(yǎng)，導致流量計產(chǎn)生計量附加誤差的情況是經(jīng)常發(fā)生的。

    （1）差壓變送器的準確度等級和量程范圍的選擇不正確，沒有按照GB/T18603-2001《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》要求進行選型，造成“小馬拉大車或大馬拉小車”現(xiàn)象的出現(xiàn)，導致了計量附加誤差。

    （2）差壓變送器的零位偏高（或低），造成靜、差壓值偏大（或小），使計算氣量比實際氣量偏大（或小）。

    （3）差壓變送器的三閥組漏氣或堵塞。高壓閥漏氣，將導致計算氣量比實際氣量偏小；低壓閥漏氣將導致計算氣量比實際氣量偏大；平衡閥內(nèi)漏將導致計算氣量比實際氣量偏小。

    2 解決措施

    （1）嚴格按照GB/T18603-2001《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》要求進行選型、安裝。

    （2）定期對差壓變送器進行回零檢查，發(fā)現(xiàn)有異常或超差情況，應(yīng)及時進行校準，到期檢定。

    （3）定期對差壓變送器進行排污驗漏檢查。

    （4）冬季氣溫下降，特別是油田伴生氣含水量增多，易發(fā)生凍堵，需增加排污次數(shù)，給差壓變送器加裝保溫設(shè)備（如加保溫箱和伴熱帶）。

    差壓信號傳遞失真

    1 產(chǎn)生誤差的原因

    差壓信號傳送失真使得差壓變送器上接收到的差壓信號與節(jié)流裝置所產(chǎn)生的差壓信號不相等，從而引起計量附加誤差^[3]。差壓信號傳送失真包括穩(wěn)態(tài)值失真和動態(tài)失真。在穩(wěn)定流條件下只存在穩(wěn)態(tài)值失真，在脈動流條件下既可能存在穩(wěn)態(tài)值失真又會有動態(tài)失真。穩(wěn)態(tài)值失真可能引起的部位和原因有導壓管引向不合理、切斷閥設(shè)置不當、隔離液液位高度不相等、正負壓引壓管坡度不合理、管內(nèi)介質(zhì)密度不相等、三閥組積液等。

    （1）切斷閥設(shè)置不當引起的誤差。標準要求導壓管路上的閥門除排污閥以外應(yīng)采用與導壓管同內(nèi)徑高密封性能的閥門，優(yōu)選直通球閥，但有的節(jié)流裝置廠家提供的取壓閥門卻是針形閥，很容易造成堵塞和凍堵，需要在定貨時讓廠家直接配備球閥或進行現(xiàn)場更換。

    （2）隔離液液位高度不相等引起的誤差。導壓管線中帶隔離器是為了利用隔離液將腐蝕性介質(zhì)同差壓變送器隔離。隔離液剛剛充罐時，通過三閥組的平衡閥能使兩只隔離容器中的隔離液液位高度相等，但是運行一段時間后由于隔離液泄漏或在運行時誤開平衡閥，易導致隔離液液位高度不相等，從而引入附加差壓。

    （3）導壓管線引起的傳送失真。節(jié)流裝置導壓管的作用是將節(jié)流裝置所產(chǎn)生的差壓信號不失真地傳遞到差壓變送器，但從現(xiàn)場的實際情況看，導壓管的配置仍存在很大問題：①上游或下游導壓管漏氣主要發(fā)生在焊縫、閥門盤根、排污閥處，將使計量誤差增大；②導壓管路過長，產(chǎn)生靜、差壓信號的失真，造成計量附加誤差；③導壓管過細，造成管路堵塞，冬季凍堵，計量儀表不能正常運行；④上、下游導壓管方向接反，造成差壓信號嚴重偏小，計量誤差約30%；⑤保證導壓管線合理的坡度是為了使管內(nèi)可能出現(xiàn)的氣泡較快地升到氣體收集器內(nèi)或母管內(nèi)，使管內(nèi)可能出現(xiàn)的凝液較快地下沉到沉降器、排污閥或母管內(nèi)。導壓管線的內(nèi)徑和被測流體的性質(zhì)與總長度有關(guān)，如表1所示，導壓管線應(yīng)垂真或傾斜敷設(shè)，其坡度應(yīng)不少于1∶12，對黏度較高的流體其坡度還應(yīng)增大。當導壓管線的傳送距離大于30m時，應(yīng)分段傾斜，并在zui低點設(shè)置沉降器和排污閥。在不出現(xiàn)凝液時可酌情降低傾斜度。為了避免由于正負壓信號管內(nèi)介質(zhì)溫度不一致，導致密度出現(xiàn)差異，引起傳送失真，正負壓管線應(yīng)盡量靠近敷設(shè)，尢其是導壓管線中出現(xiàn)凝液時，導壓管線中的凝液會因環(huán)境溫度太低而凝固、結(jié)晶或結(jié)冰，因此需要伴熱保溫。

    2 解決措施

    （1）嚴格按照標準的要求進行導壓管的設(shè)計安裝。

    （2）對新建計量裝置的施工質(zhì)量要高標準、嚴要求，加強現(xiàn)場技術(shù)監(jiān)督。

    （3）加強計量裝置的日常管理，加強對計量裝置、計量儀表的檢查維護；確保計量裝置無跑、冒、滴、漏現(xiàn)象的發(fā)生。

    （4）對氣質(zhì)可能出現(xiàn)凝析液或環(huán)境溫度較低時，應(yīng)定期對儀表的導壓管路進行放空、排污及蒸汽吹掃，確保導壓管暢通。

    結(jié)論

    影響流量計的計量誤差因素很多，如天然氣的組分影響、管道粗糙的影響、上下游用戶計量方式不同等等。因此，不僅要解決上述的幾個問題，而且還要改進工藝流程，加強計量監(jiān)督檢查，提升計量人員的業(yè)務(wù)水平，熟悉計量法律法規(guī)及計量交接協(xié)議的規(guī)定。只有這樣，才能消除流量計的計量附加誤差，提高標準孔板流量計的計量準確性。