对标准孔板流量计测量天然气流量的准确度的研究

胡洪 杨海荣

（ 1.重钢集团钢管有限责任公司 重庆 400054 ； 2.重庆气矿江北运销部重庆 400421）

一、概 述

天然气是一种高效、清洁燃料和优质化工原料，随着我国环境保护工作和节能减排工作的不断深入开展，天然气的利用将越来越广泛，而天然气流量的准确计量则为生产企业的节能减耗以及用气效率等提供数据支撑，因此对于使用天然气作燃料的工业企业十分关注天然气流量计量的准确度。

目前天然气流量计量主要采用标准孔板流量计，它由节流装置和二次测量仪表组成，它的优点是结构简单、性能稳定、易于制造、安装和维护；但同时也存在一些不足，主要表现在输出信号为模拟信号、测量范围较窄等。由于影响标准孔板流量计准确度的因素多而复杂，本文就标准孔板流量计计量的特点，提出了相应的措施。

二、影响准确度的因素

标准孔板节流装置与测量压力、相关参数的二次测量仪表、信号引线等，正常情况下，它的测量准确度能满足SY/T 6143-2004《用标准孔板流量计测量天然气流量》标准的要求。在实际计量工作中，天然气流动状态、标准孔板节流装置偏离标准条件、积算方案不合理、计量管理水平低等原因，都不同程度地影响天然气流量测量的准确度。

（一）天然气实际流动状态对测量准确度的影响

气流通过标准孔板节流装置的流动应为亚音速的稳定流体或随时间缓慢变化的均匀单相牛顿流体。但是在现场使用中，由于气井产水、用户用气不平稳、调压阀性能不稳等许多干扰因素，致使计量管道中出现脉动流或涡流，因此实际流动状态根本达不到这种理想的实验室的参比条件要求。

（二）节流装置偏离标准对测量准确度的影响

标准孔板节流装置流出系数C是在上游直管段充分长的理想条件的参比条件下，且满足规定的技术指标下进行校准校核的。当孔板前后的直管段长度根据孔板前阻力件形式和孔径比β值所配的直管段长度、孔板和孔板夹持器偏离标准规定时，特别是孔板入口直角尖锐度和测量管内壁粗糙度未达到标准，这些因素均会引起气流流态改变而使流出系数C值达不到标准要求。

（三）流量积算方式不当对测量准确度的影响

标准孔板节流装置流量计算方式不当与配置不同的二次测量仪表构成不同的流量计算方法，流量计算中未考虑压力、温度和天然气组分变化的补偿，造成测量准确度下降。

（四）误差对测量准确度的影响

误差分基本误差和附加误差，基本误差在使用节流装置造成差压来进行测量时,即使一切严格按技术要求,也有测量误差,这种误差是由装置本身精度所决定的,故称之为“基本误差”,其误差大致在±1%～±2%的范围内。附加误差是在节流装置和测量仪表的安装使用过程中,没有严格遵守技术要求和设计时所提供的数据而造成的，有时这种误差的大小甚至是无法估算的。

（五）计量管理方面对测量准确度的影响

根据大量的现场调研和多年的管理经验，未严格执行计量管理相应制度，将大大降低计量的准确度。由于流量计量的多少直接影响到本单位和个人的经济利益，因此计算流量的相关参数的测量和计算过程中无意识地渗进了人为原因，致使计量偏离标准，这无形中扩大了计量误差。

三、为提高标准孔板流量计的准确度，采取以下措施：

（一） 标准孔板节流装置必须按标准规定进行设计、制造、检验和安装

为获得可靠的、较高的准确度，必须严格按照SY/T 6143-2004标准规定的各项技术规范，对标准孔板节流装置进行设计加工、校检、安装和使用。尤其是要加强对孔板直角入口边缘尖锐度和测量管直管段内壁粗糙度的加工和检验，同时开发标准统一的孔板计算软件，以提高节流装置设计和仪表选型的效率和水准。

（二）利用可换孔板装置与定值节流装置

可换孔板节流装置，节流元件可精确地安装在固定的阀体内，在不影响计量的情况下提升孔板，进行检查、清洗和更换，并确保计量准确。同时采用液压升降装置提升孔板方便快捷，这种装置主要用在大口径计量装置。定值节流装置对每种通径测量管道配以有限数量的节流件，孔径系列按优先数系选用，每种通径配3～5种孔径比β值。可换孔板节流装置和定值孔板相配套，改变了原有的计量方式，实现了节流装置产品系列化、通用化和标准化，这将大大提高了节流装置计量的准确度.

（三）应用合理的流量积算方案

根据天然气计量工况条件，采用对压力、温度和天然气组分变化自动补偿计算方案，计量系统测量仪表配备和精度的选用应符合GB/T 18603-2001。用智能差压变送器、压力变送器、温度变送器和流量计算机组成在线检测系统，使温度和压力变化得到补偿，以提高测量准确度，降低流态脉动对测量误差的影响。采用定值节流装置，且配以宽量程智能差压变送器与流量计算机，这将有效扩展流量量程或方便迁移量程，以实现标准孔板流量计流量的全自动化。

(四)采取有效措施减小脉动流的影响

由于许多原因致使气流以脉动方式输送，因此测量天然气流量会带来附加误差，目前可采取如下措施降低脉动流对计量的影响。1.利用减少脉动装置的设备；2.选用计量管道内径缩小的缩管测量方法使孔径比β值和差压值都在比较高的高管道雷诺数范围内进行测量；3.利用短引压管道，以减少引压管线中的阻力件；4.采用自动清管系统从管线中除去液体等杂质，并将孔板节流装置安置于稳定流的位置。

（五）定期进行孔板量值溯源

标准孔板流量计作为测量天然气流量的计量装置，要确保其准确度必须进行量值溯源，其方式可以是长度、压力、温度、时间、质量和气质分析等单参数溯源，同时也可采用单参数量值和天然气流量量值相结合的阀室溯源.

（六）加强计量管理，建立健全各项规章制度

按统一孔板流量计测量系统标准配备不同的二次测量仪器。天然气流量测量、流量积算方法、流量计算软件都必须在严格的技术要求控制中。抓好计量质量管理，确保流量测定准确.同时对标准孔板流量计测量系统进行流量测量评估,并完善规范管理制度，制订一个切合实际需要的孔板流量计操作使用和管理规程，使之与SY/T 6143-2004标准配套，主要内容有： 一是建立完善各级规章制度；二是建立标准计量仪器检定维护周期；三是建立工作仪表检验、调校和维修制度；四是建立完善计量资料档案管理制度；五是加强计量技术人员培训，提高计量人员的技术水平和管理水平。只有严格地贯彻执行标准和配套的科学管理，才能保证孔板流量计测量系统的仪器仪表可靠地运行，获得满意的天然气流量测量准确度。

四、结论

1.标准孔板流量计是一种间接的、多参数的流量测量仪表，因此影响标准孔板节流装置准确度的因素多且复杂，在实际计量工作中，天然气流动状态、标准孔板节流装置、积算方案不合理、计量管理水平等原因，都不同程度地影响天然气流量测量的准确度。2.按照SY/T 6143-2004标准规定对标准孔板节流装置进行统一的设计、制造、检验和安装，并开发标准一致的标准孔板流量计设计和仪表选型设计软件，并采用合理的计算方式，按时进行标准值校检，加强人员培训，建立健全计量规章制度，必将大大提高标准孔板流量计测量天然气流量的准确度。

[1]天然气流量计量编写组.天然气流量计量.北京：石油工业出版社，2001。

[2]彭建华.天然气流量的标准孔板计算方法及影响其准确度因素简析.计量与测试技术.1999.2