[摘要]闡述了孔板流量計的測量原理,針對目前在天然氣計量中孔板流量計的運行情況，分析了影響孔板流量計計量精度的因素,提出了提高孔板流量計計量精度的若干措施。
引言
由油井計量分離器分離出的天然氣由于分離不凈含有油污,屬臟污介質;計量分離器常有氣路跑油現象，造成管線內積液;天然氣流量不穩定并隨時間周期性地大幅度變化,屬脈動流體"上述特點給天然氣計量儀表的設計選型、使用維護及準確計量帶來較大困難。目前,在油田單井、分隊、自用氣及外輸氣交接計量中較多應用孔板流量計。影響孔板流量計計量準確的因素很多,從孔板的技術原理、孔板的管理及孔板安裝使用條件等方面結合實際情況進行了分析。
1孔板流量計工作原理
孔板流量計是根據安裝在管道中的孔板產生的差壓,已知流體條件和孔板與管道的幾何尺寸來測量流量。它由孔板、差壓變送器和流量顯示儀組成。當流體流經設置在管道中的節流件(孔.板)時，流束將在節流件處形成局部收縮,此時流速增大，靜壓降低，在孔板前后產生差壓;流量愈大,差壓愈大，因而可根據差壓來衡量流量;的大小。這種測量方法以流動連續性方程(質量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎。天然氣標準體積流量計算公式如下:
式中:Qn一標準狀態下天然氣體積流量,m3/s;Ag一秒計量系數,視采用計量單位而定;
C一流出系數;E一漸進速度系數;d一孔板開孔直徑,mm;Fc-相對密度系數;?一可膨脹性系數;Fz-超壓縮因子;Fr一流動溫度系數;P1一孔板.上游側取壓孔氣流絕對靜壓,MPa;Δp-氣流流經孔板時產生的差壓,Pa。
2孔板流量計儀表特點
孔板流量計得以廣泛使用，是因為它具有以下優點:節流裝置結構簡單,安裝方便,工作可靠，有一定的精度,能滿足一般工程測量和貿易計量的需要;使用歷史悠久,有豐富可靠的實.驗數據，設計加工已標準化，只要按標準設計、加工、安裝、檢驗和使用，勿需進行實測標定,也能在已知的不確定度范圍內進行流量測量]。
3影響孔板流量計準確計量的因素
通過現場多年使用和維護孔板流量計,發現儀表在運行中普遍存在以下幾個問題:
1)采用傳統孔板流量計測量,存在測量范圍窄(最大為1:3.5)、測量精度低、在氣體流量波動范圍大時需更換不同的孔板元件等缺點。
2)秋冬春三季，天然氣中含水、原油及一些顆粒雜質,容易使差壓計導壓管路堵塞或阻塞,從而不能準確反映節流裝置產生的真實差壓信號'51。
3)由于天然氣氣液分離效果不好，在導壓管路中及差壓計的正負壓力室產生積水、積油等現,象，使差壓計產生液位附加誤差造成計量不準。
4)孔板需定期檢查、清洗和檢測幾何尺寸,而天然氣計量條件差,很難定期檢修。
5)對天然氣來說，當介質壓力溫度變化時,其體積也隨之改變,從而使儀表顯示隨溫度壓力的變化而產生誤差。
4提高孔板流量計計量精度的措施
標準孔板節流裝置天然氣流量的計算公式是以通過孔板的氣流為單相及穩定流體的基礎上推導出來的,當測量的氣流條件達不到規定要求時,便不能獲得可靠的測量值。對于氣流脈動、氣質中含水及含雜質的油田單井天然氣計量,目前尚未找到一-種方法來確定或預測一個修正系數以便.彌補這種誤差。要想提高雙波紋管差壓式流量計的計量精度,必須抑制氣流波動、消除氣質中的水分及雜質,使氣流條件達到規定的要求,并減少環境及人為因素對儀表的影響。通過長時間的試驗與應用,證明以下幾種方法可以提高孔板流量計計量精度:
1)合理選取測量點。進入雙波紋管差壓式流量計的氣體必須先通過氣液分離器、過濾器。把測量管裝在對消除脈動來說較為有利的位置,例如裝在調壓閥的入口側或遠離脈動源。
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(具有一定容積)或者設計專門的脈動衰減器。把節流閥或限流器裝在脈動源和測量管之間是減少脈動的最有效方法,但是這種方法如果壓力降過大,會提高油井回壓,對油井正常生產有不利影響,就不宜采用。
3)采用直徑比β值較小的孔板。在多路計量裝置中，使用每一支路在盡可能高的差壓下操作。
4)在差壓仍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。
5)在節流裝置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，使差、靜壓信號達到先氣液分離及緩沖后再進入流量計。
6)導壓管路，上的.上下游導壓閥應選用大通徑的球型閥[51。
7)選用一體化、精度高、寬量比的新型智能孔板流量計，使用維護更加方便。
8)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。
9)對于因下游波動源而引起計量點氣流脈動的情況,可通過調整節流裝置下游側閥門的閥位,使計量點氣流脈動幅度減小。試驗證明，采用關.小計量管下游閥的方法控制氣流脈動,效果明顯。
10)在單井天然氣計量應用時,由于壓力溫度變化會引起計量誤差,可采用具有壓力、溫度自動補償和壓縮因子修正功能的智能型流量計(2]。
11)必須對導壓管路、孔板裝置定期進行排.污清洗工作，確保導壓管暢通[5]。
5孔板流量計發展與展望
孔板流量計作為一種經典流量計量器具,是由若干個獨立單元組合在一起的，它們之間配置合理與否,安裝是否規范，都會直接影響測量精度,因此研制一體化孔板流量計產品，簡化結構,減少運行維護量,提高性價比,是前景廣闊的項目,它的型式和參數是隨著測試技術的發展而不斷優化的。當今孔板流量計發展趨勢是一體化、精度高、寬量比的新型智能流量計,擁有補償功能完善的流量計算機，具有強大的功能軟件,同時設有RS485計算機通信接口，可與DCS連接通.信,對維護檢修提供了方便,這些都為孔板流量計更好地應用提供了可靠的技術保證。
6結束語
從以上分析可以看出,孔板流量計用于油田天然氣計量困難和問題較多,受各種因素影響綜合計量精度不是很高。但孔板流量計作為一種計量器具，具有悠久的歷史,它的設計、計算、加工、安裝、使用、維護等環節都具備了完備的標準和規范。隨著電子技術的飛速發展,一體化智能孔板流量計的量程范圍和精度都有較大提高。
以上內容源于網絡，如有侵權聯系即刪除!
