0 引言
天然氣計量是一種動態(tài)的間接的多參數(shù)的綜合計量，在整個流量計量領(lǐng)域中難度非常大，影響因素多。國內(nèi)天然氣貿(mào)易交接結(jié)算選用的流量計有很多種，而采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計計量是廣泛方式。由于孔板計量方式結(jié)構(gòu)簡單牢固、使用期限長、可在線更換檢修、計量精度比較高，成為天然氣貿(mào)易交接結(jié)算重要的計量方式，在油氣田均有廣泛應(yīng)用。
1 配氣站計量現(xiàn)狀
天然氣配氣站擔(dān)負(fù)著城鎮(zhèn)居民天然氣流量調(diào)配及輸配任務(wù)，在用氣高峰和低峰需要根據(jù)流量進行調(diào)配，滿足工業(yè)及居民用氣。
結(jié)合天然氣配氣隊實際情況，提高天然氣計量準(zhǔn)確度減少貿(mào)易摩擦，勝利油田配氣站天然氣計量大部分采用孔板流量計。配氣隊天然氣計量實現(xiàn)了溫度、壓力、流量等現(xiàn)場數(shù)據(jù)的自動采集與處理、顯示和報表的打印，實現(xiàn)了遠程的實時監(jiān)控、實時數(shù)據(jù)傳輸，達到了計量全過程的自動化運行。
高級孔板計量系統(tǒng)由孔板閥、智能差壓變送器、智能壓力變送器、一體化溫度變送器以及流量計算顯示裝置組成，包括硬件和軟件兩部分。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖1所示。
2 孔板流量計的計量誤差分析
天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計測量天然氣流量》（GB/T 21446）規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)孔板的技術(shù)參數(shù)要求、內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式、孔板的取壓方式、流量計使用方法以及計算、不確定度的資料，為天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計計量提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。但在實際應(yīng)用中，由于現(xiàn)場使用條件變化引起的誤差和計量儀表本身誤差，經(jīng)常使孔板流量計的精度不能達到要求。本文結(jié)合孔板流量計在配氣站交接計量中的應(yīng)用情況從基本誤差和附加誤差兩方面對孔板流量計的計量誤差進行分析，并探討解決方法。
2.1 基本誤差
基本誤差是由計量裝置本身精度所決定的誤差，是不可避免的，一般在 1% ～ 2% 范圍內(nèi)。為了規(guī)范孔板計量，《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T 18603）對計量系統(tǒng)進行了說明和要求，同時對計量系統(tǒng)儀器儀表精度等級進行了要求。
基地配氣隊孔板計量系統(tǒng)選用的差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器的準(zhǔn)確度分別為：0.25%、0.25%、0.5%，符合《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T 18603）中 B 級系統(tǒng)配套儀表準(zhǔn)確度的要求。
2.2 附加誤差
結(jié)合現(xiàn)場使用情況，對產(chǎn)生計量附加誤差的原因進行以下分析。
2.2.1 實際運行流量值偏離設(shè)計流量值引起的誤差
這是配氣站最常見也是貿(mào)易雙方最關(guān)心的問題，用氣量具有季節(jié)、日和小時的不均衡性，用氣高峰和用氣低峰變化范圍較大，且很難準(zhǔn)確的掌握用戶的用氣量，與設(shè)計流量值偏差很大。
如果用于計算孔板孔徑的最大流量與現(xiàn)場實際的最大流量偏離較大，就會造成計算出來的孔板孔徑較大偏差。存在大孔板測小流量的問題，由于 ΔP 偏小，計量精度大大降低。
2.2.2 節(jié)流裝置產(chǎn)生的誤差
1）孔板裝反引起測量誤差。在孔板閥中安裝孔板時，應(yīng)保證孔板的安裝方向正確，天然氣從孔板的上端面流向下端面。表3為廬配供總配氣量與總配外供氣量的對比，正常情況下廬配供總配氣量應(yīng)大于總配外供氣量，如表2中4.4日至4.6日數(shù)據(jù)。4.6日廬配至總配線孔板裝反，導(dǎo)致4.7日廬配供總配氣量小于總配外供氣量，引起較大誤差。
2）孔板孔徑尺寸測量不準(zhǔn)確引起測量誤差。在實際使用中由于條件限制，不能及時送到檢定部門進行檢定，而是用游標(biāo)卡尺在現(xiàn)場測量。一方面存在目測誤差，另一方面由于沒有在標(biāo)準(zhǔn)狀況下進行計量標(biāo)定，當(dāng)現(xiàn)場環(huán)境及測量介質(zhì)溫度較高時，測量孔板的孔徑值將偏高，造成計量值比實際值偏高。如果孔板厚度不符合標(biāo)準(zhǔn)、上下游直管段長度不夠、計量裝置安裝不當(dāng)都能引起測量誤差。
3）氣體的沖刷和腐蝕引起測量誤差。天然氣從地層采出來，雖經(jīng)分離、過濾，因其所含成分十分復(fù)雜，且成分經(jīng)常變化，從單井采氣計量、集氣計量到配氣計量，氣質(zhì)組成都各不相同，因而流量計在使用過程中宜受測量介質(zhì)天然氣的沖刷和腐蝕，對孔板和直管段的沖刷腐蝕尤為嚴(yán)重。這將影響到孔板直角入口邊緣圓弧半徑和直管段內(nèi)表面粗糙度，使得流出系數(shù)發(fā)生變化，測量的不確定度超出預(yù)期值[2]。
2.2.3 差壓變送器引起的誤差
在現(xiàn)場環(huán)境條件下，孔板流量計裝置與差壓變送器之間連接的導(dǎo)壓管線容易發(fā)生腐蝕、堵塞、冰凍等，是孔板流量計薄弱環(huán)節(jié)和使用維護的重點。
1）差壓變送器零點容易漂移，造成靜壓、差壓值失真，造成計算氣量比實際氣量偏差較大。
2）差壓變送器的閥組和導(dǎo)壓管易生銹泄漏、堵塞。高壓側(cè)和低壓側(cè)的連接件漏氣或堵塞，都會引起較大的計量偏差。
氣站檢修期間，天然氣內(nèi)含有固體懸浮顆粒和油污引起廬配至總配線的下游導(dǎo)壓管堵塞，導(dǎo)致廬配至總配線計量數(shù)據(jù)偏大。
2.2.4 天然氣組分變化引起的誤差
天然氣從單井到集氣站和配氣站，氣質(zhì)組分各不相同，因此流量值也不同。一方面，由于氣體組分的變化引起天然氣相對密度的變化，天然氣流量值與相對密度倒數(shù)的平方根成正比例變化。另一方面，天然氣組分的變化影響壓縮因子 Z 的計算，造成壓縮因子的附加誤差，而壓縮因子直接影響工況流量轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下的氣體流量。由此可見天然氣組分變化對計量的影響很大。
2015 年 5 月份對廬配交接處的天然氣組分重新進行了取樣分析，取樣分析前后各組分含量發(fā)生變化。由相對密度計算公式可知取樣分析前后的相對密度分別為 0.6495、0.6425，即取樣分析前后天然氣相對密度變化了 1%。
3 提高孔板流量計計量精度的措施
孔板流量計計量精度與孔板、管道條件、安裝質(zhì)量等諸多因素有關(guān)，為提高流量計量準(zhǔn)確度，可采取以下措施。
3.1 孔板流量計的制造和組裝
孔板的直徑、厚度、斜角、流量計的外形、粗糙度等均應(yīng)滿足 GB/T 2624.2 的要求。流量計制造和組裝需符合GB/T 21446 及 API MPMS 14.3.3 的要求。孔板的密封墊圈應(yīng)采用耐腐蝕、抗老化、滿足輸送介質(zhì)溫度的材料，在組裝時應(yīng)保證任何點都不會突入管道，且不影響流量的計量精度。孔板片與導(dǎo)板之間，上下腔之間應(yīng)有良好密封。
孔板流量計制造是需要設(shè)置排污閥和放空閥，排放應(yīng)匯總為一個總放空接口，統(tǒng)一排放。孔板流量計的直管段要根據(jù)孔板前后端工藝配管的形式來確定長度，考慮一定的富余系數(shù)，一般按前 30D 后 15D 來布置[3]。
3.2 合理選擇測量儀表
為了避免“大馬拉小車”或“小馬拉大車”現(xiàn)象產(chǎn)生的誤差，建議嚴(yán)格按照 GB/T 18603《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》要求選用合適量程儀表。首先要根據(jù)輸氣流量，選擇最佳內(nèi)徑的孔板。智能差壓變送器量程宜在滿量程 10% ～ 90%，智能壓力變送器量程宜在滿量程30%～75%，采選用絕壓量程儀表，精度建議選用0.1%。
3.3 儀表的安裝
孔板流量計應(yīng)垂直于管道軸線安裝，且與管道同心，偏差應(yīng)滿足小于 1°。孔板流量計應(yīng)配套提供機械裝置指示孔板片，用來測試是否安裝在管徑中心[4]。孔板安裝在在法蘭之間固定后，允許自由熱膨脹而不產(chǎn)生扭曲變形，在滿足設(shè)計壓力的情況下，由于其它作用力或差壓引起的彈性形變、塑性扭曲都不應(yīng)超過直線斜度的 1%。孔板上下游取壓孔的直徑相同，建議直徑應(yīng)小于13mm；取壓孔中心線應(yīng)平行于地面、且與管道中心線垂直相交，偏差不應(yīng)大于 3°。
3.4 加強計量管理維護、健全計量規(guī)章制度
加強計量裝置的日常管理維護，如定期對壓力儀表進行計量標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)有異常或損壞情況，應(yīng)及時進行維修；冬季氣溫下降，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；加強節(jié)孔板流量計的排污和清洗檢查等等[5]。健全計量規(guī)章制度，如定期維護、周期送檢等。嚴(yán)格管理，做到計量裝置有記錄，操作有規(guī)程，使用有制度，維修有周期。
3.5 加強業(yè)務(wù)培訓(xùn)、提高技術(shù)人員素質(zhì)
加強現(xiàn)場操作員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，提高操作員的技術(shù)水平和解決問題的能力，更好的做好流量計地檢修、維護、保養(yǎng)工作。
4 結(jié)束語
孔板流量計在油田已經(jīng)應(yīng)用多年 , 起到重要的作用。同時還能改善勞動條件，節(jié)省人力，提高天然氣調(diào)配水平和操作人員的工作效率，降低生產(chǎn)成本。孔板流量計在應(yīng)用中將進一步優(yōu)化和完善、降低誤差，提高計量準(zhǔn)確性
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