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天然氣的生產(chǎn)、利用過程是一個流程復(fù)雜、規(guī)模大、速度快且連續(xù)運行的系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中,無論是在井場、集氣站、配氣站,還是在使用者家庭都可見到用于不同目的的各種流量測量儀表。因此,流量測量儀表計量的準(zhǔn)確度是人們選擇流量計首先必須考慮的重要指標(biāo)。
孔板流量計的主要特點為結(jié)構(gòu)易于復(fù)制、簡單牢固、性能穩(wěn)定可靠、使用期限長、價格低廉等,整套流量計由節(jié)流裝置,差壓變送器和流量顯示儀(或流量計算機(jī))組成。在實際應(yīng)用中,影響孔板流量計計量準(zhǔn)確度的因素很多,下面就幾個方面進(jìn)行論述。
(一)被測流體特性影響
由于天然氣本身會隨著外界環(huán)境溫度的變化而發(fā)生變化,從而影響流量計的測量精度。因此,對于天然氣的測量,必須首先確定天然氣的工作溫度和壓力,因為外界溫度的變化,會使天然氣本身的壓力和溫度發(fā)生變化,可能造成過大的密度變化和壓縮系數(shù)變化。由于低密度氣體對某些測量方法呈現(xiàn)困難,對此需要改變所選擇的測量方法,或者作溫度或壓力修正,以保證測量的準(zhǔn)確度。因此,在評估流量計適應(yīng)性時,要掌握氣體的溫度———粘度特性。雖然氣體的粘度因溫度和壓力變化的值一般較低,但是對流量計量的度還是有一定的影響。對于油田溫氣(伴生氣),其中含有大量的飽和水蒸氣,在溫度降低時會有水凝結(jié);分離不凈的濕氣含有油滴或油污,屬于臟污介質(zhì);間斷計量,將有油、水沉積在管線內(nèi),它們屬于多組分流動,計量時應(yīng)謹(jǐn)慎對待。經(jīng)驗表明,單相通用流量儀表用于多組分或多相流體,測量性能會改變(或大幅度改變)。單相流動的氣體有時也會呈現(xiàn)雙相,如濕氣中水微粒隨著天然氣流動,環(huán)境溫度或天然氣壓力偏離原定狀態(tài),儀表就有可能不適應(yīng)。測量氣液雙相流時盡可能采用分離后分相測量,以保證zui小測量不確定度,然而對有些場合這種方法不可行或不符合要求。
(二)儀表性能的影響
差壓式(孔板)流量計因其設(shè)計規(guī)范、簡單牢固、一致性好,不需實流標(biāo)定等諸多優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于貿(mào)易結(jié)算,但在實際使用過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題,比如“空跳”、多計、少計及導(dǎo)壓管高度修正等問題,使供需雙方蒙受不必要的損失。產(chǎn)生這些問題的原因:
1.差壓變送器靜壓誤差。根據(jù)JJG640-1994差壓式流量計檢定規(guī)程規(guī)定,單向靜壓試驗:在正壓室加入公稱壓力,保持5min后撤壓,待10min后,測量基本誤差和回程誤差,然后用同樣方法對負(fù)壓進(jìn)行同樣試驗;雙向靜壓試驗:在正、負(fù)壓室同時加25%的公稱壓力,待穩(wěn)定后測量輸出下限值的變化量,然后將壓力上升到公稱壓力作同樣的試驗。在實際工作中,經(jīng)常采用加工作靜壓,這種方法經(jīng)常被推薦采用。具體操作方法是:在檢定完畢后,先開平衡閥,再開正壓閥,送正負(fù)壓室工作壓力,通過調(diào)整零點克服靜壓影響。
2.差壓變送器安裝位置偏離正確位置引起零點偏移。即指差壓變送器在使用一段時后其零點向上漂移,對于0.5級差壓變送器的零位輸出電流超過4.08mA時,壓力變送器本身就不符合JJG640-1994差壓式流量計檢定規(guī)程及JJG882-2004壓力變送器檢定規(guī)程的要求。
解決方法:首先選擇穩(wěn)定性較好的差壓變送器,其次縮短檢定周期,第三檢定周期內(nèi)經(jīng)常檢查、即打開平衡閥觀察流量積算儀是否出現(xiàn)“空跳”,如出現(xiàn)“空跳”請計量檢定部門來重新進(jìn)行檢定。
3.人為因素的影響及防范措施。
(1)人為造成高壓側(cè)導(dǎo)壓管泄露,使差壓減小,從而降低流量計示值。具體做法:在高壓管焊接處、三閥組連接處、排污閥等處人為導(dǎo)致泄露。這種方法在監(jiān)控系統(tǒng)上難以察覺,除非“偷氣”量過大才能發(fā)現(xiàn),通過突擊現(xiàn)場檢查,在冬季易于發(fā)現(xiàn),而夏季則難以發(fā)現(xiàn)。
(2)人為打開三閥組中的平衡閥,由此導(dǎo)致差壓減小,從而降低流量計示值。這種方法在監(jiān)控系統(tǒng)上難以察覺,除非“偷氣”過大才能發(fā)現(xiàn),因蒸汽并未向外泄漏,通過突擊現(xiàn)場檢查也較難發(fā)現(xiàn)。將三閥組鎖在箱內(nèi)是一種常用防范措施。
(3)人為打開差壓變送器高壓側(cè)排液/排氣閥,導(dǎo)致差壓減小,現(xiàn)象及特征同1,將變送器鎖在箱內(nèi)是一種常用防范措施。
(4)令壓力變送器導(dǎo)壓通道泄漏,致使壓力示值減小,從而降低密度示值,致使流量計量偏低,現(xiàn)場巡查可以發(fā)現(xiàn)。
(5)在測溫?zé)犭娮杈€路上串聯(lián)一只小電阻,致使溫度示值增大,從而降低密度示值,致使流量偏低,這一手法難以被發(fā)現(xiàn),除非串入的電阻太大、太多。
(6)與差壓變送器一樣修改壓力變送器內(nèi)的參數(shù),使壓力示值減小,從而降低密度示值,致使流量計量偏低,現(xiàn)象特征與差壓變送器相同。
(7)有意在超量程情況之下與小流量下用氣,利用差壓式流量儀表量程范圍小的特點,使大流量因超量程時,差壓變送器固有的輸出信號限制而偏小,超量程越多,指示偏小越多,這種有意避開差壓式流量計的正常測量范圍用氣方式,是一種zui“安全”的“偷氣”方式,但通過對監(jiān)控數(shù)據(jù)的認(rèn)真分析,管理人員可以察覺。
解決孔板流量計計量問題的途徑與建議
*,加強(qiáng)管理,提高人員素質(zhì)。孔板流量計易于偏離標(biāo)準(zhǔn)的原因在于儀表本身的工作原理與結(jié)構(gòu)特點,儀器自身誤差是制造時產(chǎn)生的,安裝和使用誤差則是在安裝時或長期使用中由于流體介質(zhì)腐蝕、磨損、沽污等造成的。因此,應(yīng)嚴(yán)格按技術(shù)要求安裝流量計量系統(tǒng),消除安裝誤差。在使用過程中,操作人員應(yīng)做好系統(tǒng)的檢修、維護(hù)、保養(yǎng)工作,延長其使用壽命,減小計量誤差。同時,在實際應(yīng)用中應(yīng)強(qiáng)化宣貫SY/T6143—19%標(biāo)準(zhǔn)力度?!短烊粴饬髁康臉?biāo)準(zhǔn)孔板計量方法》(SY/6143—1996)中提到了減少誤差的方法。如附錄《節(jié)流安置在使用中出現(xiàn)部分偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的處理》中規(guī)定在實際應(yīng)用中采取在流出系數(shù)c中增加二個修正系數(shù),即孑L板人口尖銳度修正系數(shù)和管壁粗糙修正系數(shù)或者采用可換孔板節(jié)流裝置。因此在天然氣計量的實際應(yīng)用中應(yīng)深人研究,吃透《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法)(SY/T6143—1996)的精髓,嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安裝、使用、處理數(shù)據(jù),保證天然氣計量的準(zhǔn)確。
第二,測量儀表的正確選用。測量儀表應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,當(dāng)流量變化范圍大時要考慮用寬量程智能差變,其它類型檢測儀表在相應(yīng)的計量天然氣的標(biāo)準(zhǔn)出前臺,應(yīng)慎重選用,二次儀表的計量模型應(yīng)符合SY/T6143—19%的要求計算Fz能輸入組份,實時計算c值。
第三,加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn),借鑒國外經(jīng)驗。引進(jìn)、消化、吸收近幾年發(fā)展起來的天然氣計量新技術(shù)。從國外情況來看,在天然氣貿(mào)易中,能量計量幾乎已全面取代傳統(tǒng)的體積計量,而我國的天然氣計量領(lǐng)域中體積計量仍占統(tǒng)制地位。為了盡快與接軌,使用單位可以與各科研究院所聯(lián)合攻關(guān),開展天然氣能量計量的試驗工作,并在此基礎(chǔ)上完成標(biāo)準(zhǔn)化。為了加快試驗進(jìn)度,建議引進(jìn)*的在線氣相氣色譜系統(tǒng)和流量計算機(jī),在消化引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展適合我國國情的天然氣能量計量系統(tǒng)。
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