质量流量计与孔板流量计

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南京金诺仪表有限公司孔板流量计产品有：标准孔板、圆缺孔板、环形孔板、平衡流量计、对称型流量计、限流孔板流量计、多孔平衡流量计等
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技术·应用，Technology&Application 天然气孔板流量计在线校准方法 董洁(大庆油田技术监督中心) 摘要目前，多数的孔板流量计已经实现了计算机流量系统的自动计量，但天然气孔板流 量计量系统的准确性无法验证。针对这一问题，结合大庆油田天然气传输的实际情况，研制开 发了天然气在线实时校准技术，验证了天然气集输过程中孔板流量计智能系统的准确性，保证 能耗计算数据的可靠性，为企业的节能减排提供准确的数据支持。 关键词天然气孔板流量计在线校准能耗计算 DOI：10．3969／i．issn．2095—1493．2015．09．010 板流量计计算机系统，其压力、温度、差压等变送 1孔板流量计现状 器信号在传输过程中产生的电信号漂移，都可以对 天然气作为流动的气体，其流量值是间接测量最终数据的准确性产生较大的影响，使系统安装使 得出的。其测量值的准确程度直接取决于所使用的用后的计量准确性问题一直没有得到相关数据的验 计量设备及设备的整体安装和使用。目前，我国天证。为了给油田相关企业提供准确的数据支持，为 然气计量可选用的流量计类型达到七八种以上，但天然气生产和销售等相关单位提供准确的能耗数 在天然气输气管网中使用的中高压、大口径流量计据，大庆油田计量检定测试所提出了天然气孔板流 主要有超声、涡轮和孔板等。其中，孑L板流量计因量计在线实时校准方法。 为结构简单、投资少、计量准确度较高，成为我国 2特点 天然气传输过程中最主要的计量方式，在全国各大 油田均有应用。在大庆油田，天然气的储运传输过大庆油田计量检定测试所研制开发了天然气在 程中主要应用孔板流量计。孔板流量计计量工作是线实时校准技术，其工作原理是：通过研发一套多 大庆油田天然气企业生产和经营管理中的一项重要路过程智能校验装置对天然气系统的压力、压差、 技术基础工作，是大庆油田的天然气勘探开发、生温度等参数实现实时测量，对天然气的组分、天然 产、经营的重要依据；也是企业内部经营管理、计气输送管道的材质等数据分析计算，从而实现天然 算和考核各类设备的经济技术指标，制定或调整远气计量的在线实时检定。图1为天然气流量智能校 景规划及年度规划方面不可缺少的数据。验装置结构。如图所示，实验平台一共分为三层， 随着科技发展和自动化水平的提高，计算机技 从上到下分别是工控机、信号调理板和接线盒，分 术已经普及到了油田生产的每一个环节。大庆油田别通过带有BNC接口的导线相连接。整个工控机集 为了保证天然气计量的准确性，减少天然气输送计 成了控制器、多功能数据采集卡、便携式触摸屏和 量误差，大量引入了天然气计算机智能计量系统。 便携式键盘，在外部体积上减少了空间，有利于天 该系统包含现场使用的孔板流量计和处理该数据所然气计量的现场校准。其中多功能数据采集卡可以 使用的计算机系统。传统孔板流量计检定、校准的 分别作为外部差压、压力和温度信号的输入端，将 方法一般都是安装前对孔板流量计进行检定，而安 接线盒与电流转电压信号板相连接，因此能够得到 装后由于现场条件限制，不进行检定、校准。众所 外部信号的电压信号，最终送到控制器进行数据处
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客户问孔板流量计是通过什么来测量流量的？它的工作原理是什么？下面是简单介绍：
1、孔板流量计又称为差压式流量计，是由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和流量显示仪)组成，广泛应用于气体、蒸汽和液体的流量测量。具有结构简单，维修方便，性能稳定，使用可靠等特点。
2、孔板节流装置是标准节流件可不需标定直接依照国家标准生产。
a、国家标准GB2624-81?流量测量节流装置的设计安装和使用；
b、国际标准ISO5167?国际标准组织规定的各种节流装置；
c、化工部标准GJ516-87-HK06。
3、工作原理充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静压力差。 在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。
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4.压力变送器的安装
压力变送器的取压口应在正环室引出的引压管取压，或在安装节流装置的管道上取压，但在管道上取压时，注意取压口应远离节流装置前10倍直径的位置打取压口。安装高度应该与蒸汽管道中心位置持平，如果确实需要低于蒸汽管道安装，应该按引压管水柱高度对应的压力值对压力变送器的零位进行迁移。最后在引压管接一截止阀，方便以后维护时拆卸。
5.温度传感器的安装
铂电阻应接于远离节流装置安装管道的后5倍管径的位置。插入深度大于管径的50％以上，并采用3线制的信号导线。
6.加热管的安装
由于有的安装环境不是十分理想，引压管在冬季容易被冰冻，所以需要安装加热管。加热管的安装位置为远离节流装置安装管道的后5倍管径的位置，并铺设在引压管旁边。
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3.化工部规范GJ516-87-HK06。
二、作业原理
布满管道的流体流经管道内的节省设备，在节省件附近构成有些缩短，流速添加，在其上、轻贱两端发作静压力差。在已知有关参数的条件下，依据活动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的联络而求得流量。
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E+H孔板流量计主要由孔板、导压管路和差压变送器三部分构成。孔板是流量计的节流元件，它将介质流量转换成差压。差压大小再经导压管路传递至差压变送器膜盒的正负压室，正负压室的隔离膜片通过硅油填充液将差压传递给测量膜片，使得测量膜片左右偏移。测量膜片作为电容式差压变送器差动电容的一个电极，与两固定电极组成差动电容器。测量膜片的左右偏移改变了差动电容的大小，将差动电容加到差压变送器的电路中，再经放大变换成4～20mA标准信号，并以流量的形式显示出来。1E+H孔板流量计测量误差产生的原因及消除办法简单地说，测量误差主要是由安装不规范、维护不及时或误操作、工艺系统或工况改变这三个原因引起的。1.1E+H孔板流量计的孔板安装不规范虽然标准节流装置孔板的设计计算是通过大量实验总结出来的[5]，不需要实际标定就可直接投入使用，但在安装过程中有可能出现以下几项不规范甚至错误的情况，从而导致测量误差的产生。①孔板前后直管段不符合要求：孔板前后直管段的作用就是为了保证管道内流体的流动稳定，但由于工艺管道上常有拐弯、分叉、汇合等阻力件出现，使流体由稳定变为扰动，从而导致测量误差。消除办法就是按照前后直管道要求，合理设计节流装置的安装位置。②孔板片上下游面受损或孔板法兰垫片凸出管道内：在运输孔板或施工人员安装孔板过程中，容易造成上下游面受损或法兰垫片凸出管道内，从而导致测量误差。消除办法就是提高施工人员的技术素质和责任心。施工人员在安装孔板前应仔细检查孔板片，若发现孔板片上下游面受损，应及时更换；在安装孔板过程中应避免损坏孔板片；安装法兰垫片时，要使法兰垫片中心线和管道中心线一致。③孔板上下游面反装：安装前，应正确辨认管道内介质流向及孔板方向，否则将导致测量值偏低。这是因为施工人员的粗心所致，消除办法就是在安装孔板时，使孔板上标有“+”的面处在流向的上游侧。④不同孔板装错位置：这种情况一般在试车阶段特别容易出现。在试车阶段，各工艺管道需要多次吹扫，频繁拆装孔板。若孔板尺寸一样，稍不注意就会出现差错，调换孔板即可恢复正常。1.2E+H孔板流量计的导压管路安装不规范导压管路的主要作用是用来传递孔板产生的差压。导压管路安装不规范会造成差压变送器的正负压侧产生附加误差，从而产生测量误差。根据一般技术规定，导压管路的敷设长度应在3～50m之间。导压管路太短，流量测量波动大；太长，则产生测量滞后。在测量液体流量时，敷设导压管路应保证水平管线有1∶12的坡度，使得管道内充满液体，以免产生测量误差。消除办法就是按照技术规定和设计施工。在测量蒸汽流量时，导压管路中正负压侧冷凝液罐的取压端不等高。这种情况会产生附加静压误差。消除办法为正确安装冷凝罐，以保证取压端等高。在设计导压管路的取压方式时，根据测量介质为液体、气体或蒸汽的不同，一定要按照有关原则进行设计。除了要注意取压口的方向之外，还应根据实际情况增加集气器、沉降器或冷凝器[6]。1.3E+H孔板流量计的差压变送器安装不规范E+H差压变送器安装环境太差，如震动大、尘土大或者有强腐蚀性的介质。消除办法就是按照有关技术规定选择合适的位置来安装E+H变送器；若必须在特殊情况的环境下安装，则应按照现场实际情况增加防护措施，如增加防护箱或者固定支架。1.4孔板变形或结垢孔板在试车吹扫过程中未及时取下，被管道中杂物冲击变形；孔板长期受工艺介质腐蚀和冲刷造成一定程度的变形。孔板变形使得孔板产生的差压值出现偏差。消除的办法是要定期拆卸检查，发现变形应及时更换。孔板在测量蒸汽、易固化的介质时，孔板内表面会结垢，使得孔板开孔尺寸变小，孔板产生的差压值变大，出现测量误差。消除办法是要定期拆卸检查，发现结垢应及时清洗。1.5E+H孔板流量计的导压管路堵塞或泄漏测量粘稠易结晶的介质时，常因伴热等原因造成导压管、截止阀堵塞，使得输入给差压变送器的差压值发生变化，产生测量误差。消除办法是按时巡检，进行排污清洗或用手压泵疏通。测量高压或腐蚀性介质时，常常会出现导压管或接头泄漏，造成压力损失、产生差压偏差。消除办法是按时巡检，堵塞漏洞。1.6其他原因①变送器零漂[7]E+H差压变送器经过长期的使用，零点会发生一定程度的漂移，从而产生偏差。通常是对变送器进行校验来消除。②误操作对于设计有隔离罐或冷凝罐的流量测量，由于E+H差压变送器的三阀组（正压阀、负压阀和平衡阀构成三阀组）操作不当，会造成介质流失，从而产生附加误差。消除办法是在操作三阀组时，在平衡阀开启的情况下严格避免正、负压阀同时打开的状况。这种问题一般情况下不会出现，实际出现时，可能引起相当大的测量误差，应引起我们极大的重视。③工况发生改变实际工艺介质与设计时的介质在温度、压力、密度、粘度等参数方面存在不一致，这样经补偿后所得的流量与实际流量产生差别。消除办法是认真核实设计资料及相关参数，并按照实际情况进行修订，保证测量的准确性。④系统技术改造由于系统改造，造成流量值超出原设计上限，或者造成管道内介质的状态发生改变，从而引起测量误差。消除办法是根据系统改造后的实际情况，重新修改工艺补偿参数，以满足工艺测量精度要求。通过以上所述，使我们能够快速地找出E+H孔板流量计测量误差产生的原因并将其消除。产生测量误差的原因很多，实际工作中应区别对待。对于刚施工投用的流量计，其测量误差产生的原因多是安装不规范或错误安装所致；对于长期投用的流量计，测量误差产生的原因多是维护不及时或误操作；对于技改后出现的测量误差，多是系统或者工艺方面的原因。从应用角度来讲，上述经验是非常有效的。
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