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差壓式孔板流量計誤差控制|孔板流量計計算公式

  目前仍是我國進行天然氣流量計量的主導(dǎo)流量計, 截至 2004 年 7 月長慶氣田應(yīng)用該型流量計總量近 300 套。SY/ T 6143-1996“天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法”標(biāo)準(zhǔn)中認為, 天然氣流量測量不確定度主要由 3 個方面引起:流量計算方程描述流動狀態(tài)真實性的不確定因素;被測介質(zhì)實際物理性質(zhì)的不確定度因素;測量中重要設(shè)備的不確定度因素。 為此, 文章從以上 3 個方面對差壓式孔板流量計進行了不確定度研究和實驗, 包括流出系數(shù)、孔板技術(shù)指標(biāo)的變化對天然氣流量的影響, 可膨脹系數(shù)、二次儀表的不確定度、天然氣組分變化、天然氣含水對天然氣流量的影響, 并就這些誤差因素分別從節(jié)流裝置的選擇、脈動流的改善、規(guī)范各項規(guī)章制度、建立量值溯源體系等方面提出了建議。

差壓式孔板流量計誤差控制|孔板流量計計算公式安裝要求
差壓式孔板流量計誤差控制|孔板流量計計算公式安裝要求

  我國天然氣流量計量目前仍以差壓式孔板流量計為主 ,僅長慶氣田目前就有近 300 套。由于孔板流量計的誤差影響因素較多, 往往造成計量不確定度增大。筆者通過在長慶氣田近幾年的使用與研究, 在孔板流量計的誤差研究方面積累了一些使用經(jīng)驗 ,提出了相應(yīng)的對策予以改善或消除, 以期對同行有所裨益。

一 、誤差來源分析:
  天然氣流量測量中的不確定度主要來源于以下3 個方面 :①流量計算方程中描述流體流動狀態(tài)的真實性不確定度因素;②被測介質(zhì)實際物理性質(zhì)(物性因素)的不確定度因素;③測量中重要設(shè)備的不確定度因素。
針對以上 3 方面因素做具體分析如下。
  1 .流量計算方程中描述流體流動狀態(tài)的真實性的不確定度因素

(1)流出系數(shù) C            
計算公式為 :            
            6  
C =0.5959 +0 .0312β 2.1 -0.1840β 8 +0.0029β 2.5 10  
    ReD
      4  -1      
+0   4   -0 3    
  .0900 L 1 β (1 -β )   .0337L 2 β  (1)
(1)流出系數(shù) C 是在上游直管段充分長的實驗
條件下 ,并且孔板節(jié)流裝置在滿足規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)
下進行校準(zhǔn)標(biāo)定的, 才具有計量特性。
    當(dāng)氣流流束在孔板前 1 D 處完全充滿管道, 且
為紊流狀態(tài)時, 流出系數(shù) C 的百分誤差為:
      δC 當(dāng) β≤0 .6時, 為±0 .6%
      C :                
        當(dāng) 0 .75 ≥β>0 .6時 ,為±β%
      設(shè)有一套法蘭取壓的孔板測量裝置, D =50
m m ,設(shè)計 β =0 .5 刻度流量時的 ReD0 =1 ×106 , 設(shè)
  ReD1 =2 ×104 、ReD2 =5 ×104 、ReD3 =1 ×105 、ReD4 =
1 ×107 、 ReD5 =1 ×108 、ReD6 =1 ×10 , 經(jīng)過查表或
計算得出 C0 =0 .6034 ;C1 ~   C6 見表 1 , δ=(Ci –
  C0)/ C0 。                
                   
                   
                         
          表 1  對應(yīng)參數(shù)表
                   
  D =50 mm, 設(shè)計 β =0 .5 刻度流量時的 ReD =1 ×106
                     
  ReD   2 ×104 5 ×104 1 ×105   1 ×107 1×108 1×10  
  Ci   0.6126 0.6078 0.6058   0.6030 0 .6029 0.6029  
  δ -1 .52 % -0 .73% -0 .40% 0.07% 0 .08 % 0.08 %  

(2)由上例可以看出 :當(dāng)速度剖面較充分發(fā)展的速度剖面尖時(雷諾數(shù)小),流出系數(shù)會變大, 當(dāng)速度剖面較充分發(fā)展的速度剖面平時(雷諾數(shù)大), 流出系數(shù)會變小 。流出系數(shù) C 隨著流量的增大而減小,實際流量越小于刻度流量 ,則流出系數(shù) C 引起的流量誤差會越大。
(3)孔板流量計的流出系數(shù) C 不是一個固定值,它隨雷諾數(shù)的變化而變化 ,但是當(dāng)雷諾數(shù)增大到某一數(shù)值時,變化量減小 。對于法蘭取壓, 雷諾數(shù)應(yīng)該在106以上,對于角接取壓,雷諾數(shù)應(yīng)在 2 ×105以上。
  流量測量不確定度中和流出系數(shù)有關(guān)的相關(guān)項為孔板開孔直徑, 大小為δdd=±0 .07 %, 測量管直徑,大小為δDD=±0 .4 %, β 值允許 0 .75 ≥β ≥0 .2 。據(jù)公式計算出 C 的變化范圍為 :±0 .0197 %~±0 .1791 %。

2 .孔板粗糙度、銳利度、平整度的影響
  SY/T6143 -1996 對孔板的直角入口做了嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)定 ,即 :無卷口、無毛邊、無目測可見的異常現(xiàn)象, 并且是尖銳的直角 , 若邊緣形成圓弧, 其圓弧半徑 rk≤0 .0004 d , 孔板開孔內(nèi)圓柱面與孔板上游端面垂直 , 誤差小于 ±1°, 粗糙度高度參數(shù) Ra ≤0 .0004 d , 且不影響尖銳度測試 。
  對于孔板性能對流量的影響, 筆者做過相應(yīng)的對比試驗:分別取 DN100 mm 的標(biāo)準(zhǔn)孔板 , 編號為G K F75761 , 經(jīng)檢測其 rk為 0 .05 mm(允許值小于等于0 .04 mm),GKF78790 其粗糙度高度參數(shù)為 Ra為 45 μm (允 許值 小 于 等于 40 μm)。 編號 為G K F75007 的各項指標(biāo)均符合要求的孔板進行一相對穩(wěn)定的氣流測量 , 測試中將不符合規(guī)格孔板放在氣井單量裝置, 標(biāo)準(zhǔn)孔板放入氣井外輸裝置, 忽略裝置之間的差異, 某單井一天天然氣流量測試結(jié)果見表 2 。實驗表明, 忽略氣流的微小波動 ,對于 rk超差的不合 格孔板 其計 量誤 差范 圍為 -2 .81 % ~3 .14 %, Ra 超差的不合格孔板計量誤差為 -2 .58 %~ 2 .72 %,若 rk、Ra 超差嚴(yán)重則氣量偏差更大, 甚至可達到 10 %。

  2  天然氣流量測試結(jié)果表 104 m3/d
時間 7 :00   8 :00 9 :00 10 :00 11 :00 12 :00 13 :00
               
GKF75007 10 .235410 .258910 .212210 .240110 .234910.230510 .2450
GKF75761 9 .9424 9 .9699 9 .9231 9 .9201 9 .9321 9 .9111 9 .9233
                 
時間 14 :00 15 :00  16 :00  17 :00 18 :00 19 :00 20 :00
GKF75007 10 .230910 .240110 .242610 .229810 .228710.227810 .2408
GKF78790 9 .9654 9 .9754 9 .9689 9 .9654 9 .9599 9 .9501 9 .9701

3 .被測介質(zhì)實際物理性質(zhì)的不確定度因素
 
(1)標(biāo)準(zhǔn)中要求流經(jīng)天然氣的流體為氣流必須是單相的牛頓流體。若氣體含有質(zhì)量分數(shù)不超過 2 %的固體或液體微粒 , 且呈均勻分散狀態(tài), 也可被認為是單相的牛頓流體。
 
在實際使用中, 從井口到計量管線的過程中 ,天然氣通常攜帶一定量的水、脫水劑和凝結(jié)液。這些液體來自分離效果差的分離器和負荷大的脫水單元 ,當(dāng)流動溫度和壓力變化時 ,氣體中的重?zé)N組分也會凝析出來。
 
美國雪佛龍公司和科羅拉多工程實驗站分別對此進行了研究, 實驗為將經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)渦輪流量計計量的天然氣在通過注水管注水后用孔板流量計進行計量。其結(jié)論為:①用孔板流量計測量氣體流量 ,當(dāng)氣體中夾帶少量液體時 ,流量測量不確定度偏高 ,測量的濕氣流量隨 β 的增加而減少 ,在 β 比為 0 .7時 ,測得的流量偏差為 -1 .7%;②當(dāng)夾帶少量液體時, 在 β 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 %。
 
這項研究結(jié)果說明 ,天然氣在進入計量裝置以前 ,如果要獲得非常好的計量性能, 應(yīng)完全脫除天然氣中所含的水分, 對于日處理氣量近百萬立方米的集氣站 ,這一點非常重要。
 
(2)可膨脹系數(shù)(ε)
 

      4 p    
ε=1 -(0 .41 +0 .35 β ) 106 p1 κ (2)

式中:κ表示等熵指數(shù)。
 
可膨脹系數(shù)的百分誤差為 :(±4 p/ p 1)%。由于誤差系數(shù)的影響, 如被測系統(tǒng)壓力低到 4 p/ p 1 可以和 β 比較, 被測系統(tǒng)壓力將直接影響到測試準(zhǔn)確度。當(dāng)被測系統(tǒng)壓力為高壓系統(tǒng)時, 可以忽略該項誤差。目前在天然氣計量中差壓一般在 500 ~ 50000 Pa 范圍內(nèi) ,靜壓在 1 ~ 10 M Pa 范圍內(nèi) 。因此ε的誤差***小為 ±0 .0002 %, ***大為 ±0 .2%(甚至?xí)?。
 
(3)天然氣相對密度的影響密度參數(shù)是天然氣測量中極為重要的物性參數(shù) , 密度測量的不確定度對整個測量系統(tǒng)的不確定度有著很大影響 ,目前國內(nèi)普遍采用測量氣流壓力、氣流溫度和定時取樣得到氣流全組分 , 由于壓力溫度的波動, 天然氣的相對密度并不是一個固定值。密度不確定度估算公式為 :

      2   2   2           1  
δρ1 δGr δZ1 T   δp 1 2      
            δ             2  
ρ1  =       + Z 1   + T   +          
  Gr       p1          

根據(jù)計量條件估算密度帶來的不確定度 :當(dāng)儀表精度較低且運行在下限時 , 不確定度為
 
±1 .818 %;反之不確定度則在±0 .793 %, 由此可見密度在流量測量中至關(guān)重要。所以為了準(zhǔn)確進行天然氣計量, 選用在線氣相色譜儀進行組分在線分析是十分必要的。長慶氣田在向北京、陜西、寧夏以及西氣東輸供氣的外貿(mào)計量裝置上均采用了在線色譜,平均 5 min 采樣分析一次, 能夠及時檢測到組分的變化情況,提高了計量精度。
 
4 .測量中重要設(shè)備的不確定度因素
 
該項不確定度因素主要體現(xiàn)在孔板 β 比選擇方面、還包括二次儀表的不確定度:
 
(1)β 比選擇根據(jù) S Y/ T6143 -1996 中的體積流量不確定度

δQ n         δC  2     δε 2     2 β4       2   δD  2
                 
公式為:Q n =       C     + ε + 1 -β4     D
                         
      2       2   δd 2 1   δGr 2 1 δZ1  2
+ 1 -β4       d     + 4   Gr + 4 Z1
      δT  2 +         δp1 2           0 .5   (4)
+ 1     1     + 1   δΔp  2
          p1    
4   T     4         4   p        

 
據(jù)式(4)可以計算出直徑比 β 與流量不確定度δQQnn的關(guān)系如表 3 所示。
 
表 3  直徑比與體積流量不確定度的關(guān)系表 %
 

直徑比 β 0.2 0.25 0.30 0.35 0 .40 0 .45
             
不確定度 0 .7463 0 .7468 0 .7469 0 .7471 0.7474 0.7478
             
直徑比 β 0.50 0.55 0.60 0.65 0 .70 0 .75
不確定度 0 .7503 0 .7538 0 .7602 0 .8122 0.8356 0.8828

 
由表 3 可以看出 ,當(dāng)其他參數(shù)不變的情況下 ,直徑比 β 的變化對測量不確定度的影響是很大的, 現(xiàn)場應(yīng)用中, 操作人員常根據(jù)氣量的變化來更換不同內(nèi)徑的孔板來滿足使用要求 ,此時, 直徑比成了影響準(zhǔn)確度的主要可變因素。 β 與流量測量綜合不確定度的關(guān)系如圖 1 所示。結(jié)論為:不確定度基本隨著 β 增減而增減 , 當(dāng) β 小于 0 .6 時, 不確定度的變化很小,基本為一條直線;隨著 β 的增大 ,不確定度迅速增大 ,當(dāng) β=0 .75 時 ,不確定度達到***大。
 
(2)二次儀表的不確定度由于目前天然氣計量大多采用計算機智能化數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理 A/D 轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度高, 量化誤差的影響可以忽略 , 差壓、壓力、溫度的測量由于大量高精度智能化變送器的應(yīng)用使二次儀表對整個流量系
 圖 1  β 與流量測量綜合不確定度的關(guān)系圖
圖 1  β 與流量測量綜合不確定度的關(guān)系圖
統(tǒng)的誤差成為了非主要影響因素。
 
1)壓力儀表測量誤差 :主要由壓力測量儀表的度引起(儀表準(zhǔn)確度受溫度變化影響)。采用
 
3051T 型變送器在 5 .0M Pa 工作,溫度變化在 30 ℃
 
左右。
 
溫度影響:±0 .15 %;
 
***終度為:ζ=±0 .225 %(儀表校驗誤差為
 
±0 .075 %)。
 
2)差壓儀表測量誤差 :主要由儀表度 、儀表安裝位置、導(dǎo)壓管引起。采用 3051CD 型變送器在 5 .0 MPa 工作, 溫度變化在 30 ℃左右。
 
溫度影響:±0 .075 %;
 
靜壓力影響 :±0 .15 %; 安裝位置可通過零點調(diào)整予以消除。
其***終度為:ζ=±0 .30 %(儀表校驗誤差
 
為 ±0 .075 %);
 
導(dǎo)壓管引起誤差為:±0 .2%;
 
總體差壓誤差為 :±0 .36 %。3)溫度儀表測量誤差 :主要由儀表度和安裝位置正確性影響。
 
溫度儀表度為:ζ=±0 .5%。
 
安裝位置的影響在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)忽略不計。(3)計量條件下天然氣流量測量的不確定度假定流量測量裝置為理想狀態(tài) ,已知條件 :天然氣外輸測量管 D 20 =205 mm ;d 20 =103 .76 m m ;p =4 .50 M Pa ;Δpmax =54 kPa ;溫度計上限為 50 ℃,準(zhǔn)確度為 0 .2 級 , 壓力、差壓變送器準(zhǔn)確度為 0 .1
 

級。據(jù)式(4)則有不確定度為 :  
δQn 0 .63 %(***大流量時 pmax =54 kPa);
Q n    
=±1 .04 %(***小流量時 pmax =9 kPa);
=±0 .65 %(常用流量時 pmax =30 kPa)。

二、控制誤差提高計量準(zhǔn)確度的方法:
  因為天然氣流量測量計算的不確定度是在其他影響因素都不存在附加誤差的情況下計算得到的 , 但是使用中由于各種原因會帶來一定的附加誤差 , 這是需要消除的。根據(jù)實際應(yīng)用情況, 提出以下控制方法及建議。
 
1 .孔板節(jié)流裝置必須符合標(biāo)準(zhǔn)
 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 30 D , 長慶氣田在開發(fā)初期部分集氣站因為設(shè)計原因流量計直管段長度為前 10 D 后 5 D , 造成天然氣計量輸差達到 ±5 %~ ±8 %, 分析原因后經(jīng)過技術(shù)改造 ,計量管段改為前 30 D 后 10 D ,使計量輸差降低到 ±1 .5%。
 
2 .氣流中存在脈動流的改善措施
 天然氣從地層中采集后經(jīng)節(jié)流、分離、凈化后一般能達到均勻單相的牛頓流體, 在天然氣計量中由于各種原因使天然氣脈動 ,可以采取以下措施減小脈動流的影響。
(1)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 p 、β 在比較高的雷諾數(shù)下運行。
 
(2)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。
 
(3)從管線中除去游離液體 ,管線中的積液引起的脈動可以采用自動清管系統(tǒng)或低處安裝分液器來處理。
 
為使天然氣具有***佳的計量性能 , 應(yīng)將天然氣中的水分徹底脫出。
 
3 .加強計量管理 、建立健全各項規(guī)章制度
 嚴(yán)格貫徹執(zhí)行 SY/T6143 -1996 標(biāo)準(zhǔn) , 確保裝置完全符合標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。建立健全各項規(guī)章制度,如定期維護制度、周期送檢制度, 加強對天然氣生產(chǎn)情況的監(jiān)測 ,及時消除誤差。
 在孔板流量計日常使用過程中, 要確保準(zhǔn)確的計量 ,還應(yīng)至少每月一次清洗檢測孔板、檢查儀表零點、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。長慶氣田根據(jù)氣質(zhì)的凈化程度 ,規(guī)定集氣站每月清洗檢查一次孔板, 貿(mào)易交接計量孔板每半月和用戶一起檢查清洗一次, 同時還配備孔板綜合測試儀定期對孔板進行幾何尺寸檢定, 使集氣站單井計量輸差能有效控制在±1 .5% 以內(nèi), 貿(mào)易計量輸差在±1 .0%以內(nèi)。
 
4 .量值溯源是確保天然氣計量準(zhǔn)確度的有效措施
 
(1)當(dāng)孔板節(jié)流裝置的一次裝置設(shè)計、制造、安裝、檢驗和使用完全符合 SY/T6143 -1996 標(biāo)準(zhǔn)中 1 ~ 7 章的全部技術(shù)要求時,即可達到幾何和流體力學(xué)相似, 在此基礎(chǔ)上可以執(zhí)行單參數(shù)溯源 ,節(jié)流裝置部分用長度標(biāo)準(zhǔn)進行幾何尺寸干檢, 壓力、溫度、時間或氣樣分析用各自的標(biāo)準(zhǔn)器具或標(biāo)準(zhǔn)樣氣進行檢驗 ,并將標(biāo)準(zhǔn)器與基準(zhǔn)建立溯源鏈。
(2)對用于貿(mào)易計量的孔板流量計量裝置 ,建議流量計投入使用前或使用一段時間后 , 進行實流檢定或校準(zhǔn), 以保證一次儀表的準(zhǔn)確度。
(3)天然氣組成分析應(yīng)采用 GB/ T13610 規(guī)定的方法進行, 標(biāo)準(zhǔn)氣體應(yīng)選擇經(jīng)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局考核合格的、有合格證并標(biāo)有不確定度的標(biāo)準(zhǔn)氣體,標(biāo)氣準(zhǔn)確度應(yīng)不低于二級標(biāo)準(zhǔn)氣體(2 .0 %)。在條件許可的條件下, 應(yīng)開展天然氣在線組成分析和物性參數(shù)的在線測定。
差壓式孔板流量計誤差控制|孔板流量計計算公式安裝要求

孔板流量計安裝基本要求與規(guī)范規(guī)定:
1:對于新設(shè)管路系統(tǒng),必須先經(jīng)掃線后再安裝標(biāo)準(zhǔn)孔板,以防管內(nèi)雜物堵塞或損傷標(biāo)準(zhǔn)孔板。
2:安裝前應(yīng)仔細核對標(biāo)準(zhǔn)孔板的編號、位號、規(guī)格是否與管道情況、流量范圍等參數(shù)相符。在取壓口附近標(biāo)有“+”的一端應(yīng)與流體上游管段聯(lián)接,標(biāo)有“—”的一端應(yīng)與流體下游管段聯(lián)接。
3:標(biāo)準(zhǔn)孔板的中心線應(yīng)當(dāng)與管道中心線同軸。

孔板流量計對管道的要求:
1;節(jié)流件(標(biāo)準(zhǔn)孔板)應(yīng)配有一段測量管,至少保持前10DN、后5DN的等徑直管段,以提高測量精度。
2;在節(jié)流件前后若需安裝閥門,***好選閘閥且在運行中全開;調(diào)節(jié)閥則應(yīng)在下游5DN之后的管路中。

差壓式孔板流量計誤差控制|孔板流量計計算公式

對差壓引出管路的要求:
1:引壓管路的內(nèi)徑與管路長度和介質(zhì)臟污程度有關(guān),通常在45米以內(nèi)用內(nèi)徑為8-12mm的管子。
2:測量液體流量時引壓管水平段應(yīng)在同一水平面內(nèi)。若是在垂直管道上安裝節(jié)流件,引壓短管之間相距一定的距離(垂線方向),這對差壓變送器的零點有影響,應(yīng)通過“零點遷移”來校正。
3:引壓管路應(yīng)有牢固的支架托承,兩根取壓管路應(yīng)盡可能互相靠近并遠離熱源或震動源,測量水蒸汽流量時,應(yīng)用保溫材料一同包扎,必須時(如氣溫0℃以下)加伴熱管防止結(jié)冰。在測量臟污流量時,應(yīng)附設(shè)隔離器或沉降器。
4:引壓管路內(nèi)必須始終保持單相流體狀態(tài)。被測流體是氣體時,引壓管路(包括差壓計的壓力腔)內(nèi)全部是氣相;被測流體是液體時,引壓管路內(nèi)全部是液相,不能有氣泡。為此應(yīng)在引壓管路的較低點裝排水閥或在***高點裝排氣閥,在新裝或檢修差壓儀表時應(yīng)特別注意。

孔板流量計是一種應(yīng)用***為廣泛的流量儀表類型之一,雖然近年來隨著不斷有新的技術(shù)應(yīng)用于流量測量領(lǐng)域,比如電磁流量計、超聲波流量計,渦輪、渦街等,但是孔板流量計在使用量仍然很大,因為其因為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件是全用的,并得到了國際標(biāo)準(zhǔn)組織的認可,無需實流校準(zhǔn),即可投用,在流量傳感器中也是的;結(jié)構(gòu)易于復(fù)制,簡單\牢固\性能穩(wěn)定可靠\價格低廉;應(yīng)用范圍廣,包括全部單相流體(液\氣\蒸汽)\部分混相流,一般生產(chǎn)過程的管徑\工作狀態(tài)(溫度\壓力)皆可以測量;檢測件和差壓顯示儀表可分開不同廠家生產(chǎn),便與專業(yè)化規(guī)模生產(chǎn).在流量計的安裝和使用過程中,沒有嚴(yán)格遵守技術(shù)要求和設(shè)計所提供的數(shù)據(jù)而找成的誤差。所以其優(yōu)勢還是很明顯的,這也是許多企業(yè)仍然鐘情于孔板流量計的原因所在。



 



  

  由于孔板流量計本身的結(jié)構(gòu)所限,所以其測量的精度并不高,有許多因為安裝時系統(tǒng)原因會導(dǎo)致誤差,并且這種誤差的大小是無法估計的。但是通過對造成誤差因素的分析,可以將誤差降低??装辶髁繙y量系統(tǒng)安裝使用時,必須符合下列技術(shù)要求:

  

  1)孔板安裝時,他的開孔中心和管道中心軸線同心,而且它的端面與管道軸線垂直;

  

  2)孔板上、下游側(cè)取壓孔軸線符合距孔板上、下游端面的距離為25.4±0.8mm的要求;

  

  3)取壓孔的軸線應(yīng)與孔板上下游側(cè)2D測量管長度的內(nèi)圓柱的軸線垂直,取壓孔的軸線與孔板兩端面向外傾斜角的夾角不大于3度。取壓孔直徑不應(yīng)大于0.08D;

  

  4)孔板安裝需要前后直管段,直管段的長度與孔板上游側(cè)局部阻力件的形式和直徑比β有關(guān),其確定方法如下表:

  

  表.孔板與阻流件之間所要求的直管段長度(無流動調(diào)整器)

  

 ?。〝?shù)值以管徑D倍數(shù)表示)

 

直徑比β 孔 板 上 游 側(cè) (入口)

單個90o彎頭

兩個90o彎頭

在任意平面

(S>30D) 在同一平面上的兩個90o彎頭,S形狀

(30D≥S>10D) 在同一平面上的兩個90o彎頭,S形狀

(10D≥S) 在垂直平面上的兩個90o彎頭,

(30D≥S≥5D) 在垂直平面上的兩個90o彎頭,(5D>S) 單個90o三通 單個45o彎頭在同一平面上的兩個45o彎頭,S形狀(S>22D)



  A B A B A B A B A B A B A B

0.20 6 3 10 10 10 10 19 18 34 17 9 3 ⑤ ⑤

0.40 16 3 10 10 10 10 44 18 50 25 9 3 30 9

0.50 22 9 18 10 22 10 44 18 75 34 19 9 30 9

0.60 42 13 30 18 42 18 44 18 65 25 29 18 30 18

0.67 44 20 44 18 44 20 44 20 60 10 36 18 44 18

0.75 44 20 44 18 44 22 44 20 75 18 44 18 44 18



 孔板流量計結(jié)構(gòu)圖

 

 

直徑比β 孔 板 上 游 側(cè) (入口) 孔板下游側(cè)(出口)

漸縮管在1.5D到3D的長度內(nèi)由2D變?yōu)镈 漸擴管在D到2D的長度內(nèi)由0.5D變?yōu)镈 全孔球閥或閘閥全開 對稱突縮管 溫度計套管或插口直徑小于0.03D 前面全部阻流件類型和密度計套管



  A B A B A B A B A B A B

0.20 5 5 16 8 12 6 30 15 5 3 4 2

0.40 5 5 16 8 12 6 30 15 5 3 6 3

0.50 6 5 18 9 12 6 30 15 5 3 6 3

0.60 9 5 22 11 14 7 30 15 5 3 7 3.5

0.67 12 6 27 14 18 9 30 15 5 3 7 3.5

0.75 22 11 38 19 24 12 30 15 5 3 8 4

  孔板流量計在惡劣的安裝條件下,可能的話采用流量調(diào)整器。溫度計套管的安裝不會變更其上游側(cè)的***小直管段長度。

  

  ***小直管段長度是指孔板的上下游阻流件與孔板之間的長度,該長度是從***靠近的彎頭或三通的曲面部分下游末端或漸縮管和漸擴管的錐管部分下游末端測量起。

  
孔板流量計可廣泛應(yīng)用于石油、化工、天然氣、冶金、電力、制藥等行業(yè)中,各種液體、氣體、天燃氣以及蒸汽的體積流量或質(zhì)量流量的連續(xù)測量。

簡單來說差壓值要開方輸出才能對應(yīng)流量

一、流量補償概述

孔板流量計的測量原理是基于流體的機械能相互轉(zhuǎn)換的原理。在水平管道中流動的流體,具有動壓能和靜壓能(位能相等),在一定條件下,這兩種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)換,但能量總和不變。以體積流量公式為例:

Q v = CεΑ/sqr(2ΔP/(1-β^4)/ρ1)

其中:C 流出系數(shù);

ε 可膨脹系數(shù)

Α 節(jié)流件開孔截面積,M^2

ΔP 節(jié)流裝置輸出的差壓,Pa;

β 直徑比

ρ1 被測流體在I-I處的密度,kg/m3;

Qv 體積流量,m3/h

按照補償要求,需要加入溫度和壓力的補償,根據(jù)計算書,計算思路是以50度下的工藝參數(shù)為基準(zhǔn),計算出任意溫度任意壓力下的流量。其實重要是密度的轉(zhuǎn)換。計算公式如下:

Q = 0.004714187(ΔP/ρ) Nm3/h 0C101.325kPa

也即是畫面要求顯示的0度標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的體積流量。

在根據(jù)密度公式:

ρ= P*T50/(P50*T)* ρ50

其中:ρ、P、T表示任意溫度、壓力下的值

ρ50、P50、T50表示50度表壓為0.04MPa下的工藝基準(zhǔn)點

結(jié)合這兩個公式即可在程序中完成編制。

二、程序分析

1、瞬時量

溫度量:必須轉(zhuǎn)換成攝氏溫度;即+273.15

壓力量:必須轉(zhuǎn)換成壓力進行計算。即表壓+大氣壓力

補償計算根據(jù)計算公式,數(shù)據(jù)保存在PLC的寄存器內(nèi)。

2.、累積量

采用2秒中一個掃描上升沿觸發(fā)進行累積,即將補償流量值(Nm3/h)比上1800單位轉(zhuǎn)換成每2S的流量值,進行累積求和,畫面帶復(fù)位清零功能。
 
三、結(jié)束語:
 客觀地講, 在采用孔板流量計測量天然氣流量時 ,如果對孔板流量計的一次裝置(孔板節(jié)流裝置)和二次儀表(差壓、靜壓、溫度、天然氣物性參數(shù)計量器具等)配套儀表的選擇、設(shè)計、安裝、使用都嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行 ,并在受控狀態(tài)下使用時, 其流量測量準(zhǔn)確度是可以控制在±1 %~ ±1 .5%范圍內(nèi)的。

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