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金湖力科仪表有限公司
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阅读：242发布时间：2014-3-20
天然气孔板流量计的误差主要来源于哪些方面呢？
我国天然气流量计量目前仍以差压式孔板流量计为主, 仅长庆气田目前就有近300 套。由于孔板流量计的误差影响因素较多, 往往造成计量不确定度增大。笔者通过在长庆气田近几年的使用与研究, 在孔板流量计的误差研究方面积累了一些使用经验, 提出了相应的对策予以改善或消除, 以期对同行有所裨益。
误差来源分析
天然气流量测量中的不确定度主要来源于以下3 个方面: .. 流量计算方程中描述流体流动状态的真实性不确定度因素; .. 被测介质实际物理性质( 物性因素) 的不确定度因素; .. 测量中重要设备的不确定度因素。
针对以上3 方面因素做具体分析如下。
1. 流量计算方程中描述流体流动状态的真实性的不确定度因素
2. 孔板粗糙度、锐利度、平整度的影响
SY/ T6143- 1996 对孔板的直角入口做了严格的技术规定, 即: 无卷口、无毛边、无目测可见的异常现象, 并且是尖锐的直角, 若边缘形成圆弧, 其圆弧半径r k .. 0. 0004 d , 孔板开孔内圆柱面与孔板上游端面垂直, 误差小于.. 1.., 粗糙度高度参数Ra .. 0. 0004 d , 且不影响尖锐度测试。
对于孔板性能对流量的影响, 笔者做过相应的对比试验: 分别取DN100 mm 的标准孔板, 编号为GKF75761, 经检测其r k 为0. 05 mm( 允许值小于等于0. 04 mm) , GKF78790 其粗糙度高度参数为Ra 为45 ..m ( 允许值小于等于40 ..m) 。编号为KF75007 的各项指标均符合要求的孔板进行一相对稳定的气流测量, 测试中将不符合规格孔板放在气井单量装置, 标准孔板放入气井外输装置, 忽略装置之间的差异。实验表明, 忽略气流的微小波动, 对于r k 超差的不合格孔板其计量误差范围为- 2. 81% ~ 3. 14%, Ra 超差的不合格孔板计量误差为- 2. 58% ~ 2. 72%, 若r k、Ra 超差严重则气量偏差更大, 甚至可达到10%。www.jslkyb.com
3. 被测介质实际物理性质的不确定度因素
( 1) 标准中要求流经天然气的流体为气流必须是单相的牛顿流体。若气体含有质量分数不超过2%的固体或液体微粒, 且呈均匀分散状态, 也可被认为是单相的牛顿流体。
在实际使用中, 从井口到计量管线的过程中, 天然气通常携带一定量的水、脱水剂和凝结液。这些液体来自分离效果差的分离器和负荷大的脱水单元, 当流动温度和压力变化时, 气体中的重烃组分也会凝析出来。
美国雪佛龙公司和科罗拉多工程实验站分别对此进行了研究, 实验为将经过标准涡轮流量计计量的天然气在通过注水管注水后用孔板流量计进行计量。其结论为: .. 用孔板流量计测量气体流量, 当气体中夹带少量液体时, 流量测量不确定度偏高, 测量的湿气流量随..的增加而减少, 在..比为0. 7 时, 测得的流量偏差为- 1. 7%; .. 当夹带少量液体时, 在..比为0. 5 时表明孔板性能较好, 但是应将夹带液体在孔板上游脱出, 以获得*的计量性能; .. 用旧的孔板流量计测量湿气, 流量计量值将降低3% 。.. .. 这项研究结果说明, 天然气在进入计量装置以前, 如果要获得非常好的计量性能, 应*脱除天然气中所含的水分, 对于日处理气量近百万立方米的集气站, 这一点非常重要。
( 2) 可膨胀系数
可膨胀系数的百分误差为: ( .. 4..p / p 1)% 。由于误差系数的影响, 如被测系统压力低到4..p / p 1 可以和..比较, 被测系统压力将直接影响到测试准确度。当被测系统压力为高压系统时, 可以忽略该项误差。目前在天然气计量中差压一般在500~ 50000 Pa 范围内, 静压在1~ 10 MPa 范围内。因此..的误差zui小为.. 0. 0002% , zui大为.. 0. 2% ( 甚至会更大) 。
( 3) 天然气相对密度的影响
密度参数是天然气测量中极为重要的物性参数, 密度测量的不确定度对整个测量系统的不确定度有着很大影响, 目前国内普遍采用测量气流压力、气流温度和定时取样得到气流全组分, 由于压力温度的波动, 天然气的相对密度并不是一个固定值。
根据计量条件估算密度带来的不确定度: 当仪表精度较低且运行在下*, 不确定度为.. 1. 818% ; 反之不确定度则在.. 0. 793%, 由此可见密度在流量测量中至关重要。所以为了准确进行天然气计量, 选用在线气相色谱仪进行组分在线分析是十分必要的。长庆气田在向北京、陕西、宁夏以及西气东输供气的外贸计量装置上均采用了在线色谱, 平均5 min 采样分析一次, 能够及时检测到组分的变化情况, 提高了计量精度。www.jhlkyb.com
4. 测量中重要设备的不确定度因素
二次仪表的不确定度
由于目前天然气计量大多采用计算机智能化数据采集、数据处理A/ D 转换准确度高, 量化误差的影响可以忽略, 差压、压力、温度的测量由于大量高精度智能化变送器的应用使二次仪表对整个流量系统的误差成为了非主要影响因素。www.rpyb.net
1) 压力仪表测量误差: 主要由压力测量仪表的度引起( 仪表准确度受温度变化影响) 。采用3051T 型变送器在5. 0 MPa 工作, 温度变化在30 .. 左右。
温度影响: .. 0. 15% ; zui终度为: ..= .. 0. 225% ( 仪表校验误差为.. 0. 075% ) 。
2) 差压仪表测量误差: 主要由仪表度、仪表安装位置、导压管引起。采用3051CD 型变送器在5. 0 MPa 工作, 温度变化在30 .. 左右。温度影响: .. 0. 075% ; 静压力影响: .. 0. 15%; 安装位置可通过零点调整予以消除。其zui终度为: ..= .. 0. 30% ( 仪表校验误差为.. 0. 075%) ; 导压管引起误差为: .. 0. 2%; 总体差压误差为: .. 0. 36% 。www.lk-yb.com
3) 温度仪表测量误差: 主要由仪表度和安装位置正确性影响。
温度仪表度为: ..= .. 0. 5%。安装位置的影响在标准规定范围内忽略不计。
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