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，影響因素最多。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(jìn)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，提高天然氣計量正確率減少貿(mào)易摩擦，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(yuǎn)程的實時監(jiān)控、實時數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到了計量全過程的自動化運行。
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)[1]。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(dá)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(jìn)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確度所決定的誤差，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(jìn)行了說明和要求，同時對計量系統(tǒng)儀器儀表精度等級進(jìn)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)配套儀表正確率的要求。
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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(hù)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。
2015 年4 月份東營壓氣站檢修期間，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(jìn)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)，為提高流量計量正確率，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%，最好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(jī)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(qiáng)計量管理維護(hù)、健全計量規(guī)章制度
加強(qiáng)計量裝置的日常管理維護(hù)，如定期對壓力儀表進(jìn)行計量標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)有異常或損壞情況，應(yīng)及時進(jìn)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(qiáng)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(hù)、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(qiáng)業(yè)務(wù)培訓(xùn)、提高技術(shù)人員素質(zhì)
加強(qiáng)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(hù)、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, 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(jìn)一步優(yōu)化和完善、降低誤差，提高計量正確率。
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