孔板流量計在天然氣流量計量中產(chǎn)生輸出誤差的原因及解決辦法

上海自動(dòng)化儀表根據孔板流量計在天然氣計量中的實(shí)際運用情況；分析了影響孔板流量計計量準確度的相關(guān)因素以及解決方法。

1 問(wèn)題的提出

現以某輸氣站為例，供氣方采用兩支路供氣（一用一備），2臺GKFM-40型號的閥式孔板節流裝置作為主計量，用氣方使用渦輪流量計計量。入冬以來(lái)，用氣方發(fā)現小時(shí)輸量雙方存在較大的輸差，供氣方的孔板流量計每小時(shí)計量的輸氣量比用戶(hù)方每小時(shí)計量的輸氣量多 200m3 —220m 3 ，按照每小時(shí)輸氣量 9000m3 計算，相對輸差約為 2.44％，雖然剛剛超過(guò)了GB/T18603—2014?天然氣計量系統技術(shù)要求?中所規定的1000m3 /h<q<10000 m 3 /h 時(shí)精確度等級（貿易交接誤差）2％，但與用戶(hù)平常狀況下對比輸差還是挺大的。針對這一現象，供氣方技術(shù)人員查看了流量計量機相關(guān)參數的設置、自動(dòng)化儀表輸出數據、現場(chǎng)計量設備等，并結合當前環(huán)境氣候分析得出：冬日低溫和孔板閥引壓管漏氣共同導致雙方輸差較大；隨即處理了泄漏點(diǎn)，更換了計量孔板，此后一段時(shí)間，雙方輸差降低為 0.33％左右。隨后供氣方簡(jiǎn)單定性地分析了造成雙方輸差較大的原因。

2 輸差原因分析

2.1 差壓變送器對輸差的影響

由于差壓變送器傳感器橋路中元件參數本身就不對稱(chēng)；彈性元件和電阻應變計的敏感柵材料溫度系數，線(xiàn)脹系數不同，組橋引線(xiàn)長(cháng)度不一致等綜合因素，非常后導致傳感器組成電橋后相鄰臂總體溫度系數有一定差異，當溫度變化時(shí)，相鄰臂電阻變化量不同，從而使電橋產(chǎn)生輸出不平衡造成儀表的零點(diǎn)漂移（可正可負）。例如我們以量程 100000Pa 的智能差壓變送器為例來(lái)估算：差壓變送器輸出信號為 4mA -20mA 標準電流信號，如果差壓變送器的零點(diǎn)漂移為千分位上的 0.001，那么所測得的差壓值發(fā)生的變化為：△=100000÷[（20-4）×1000]=6.25Pa，如果將這一誤差帶入公式中計算流量，對流量所造成的誤差是巨大的，而且會(huì )直接嚴重影響到雙方的計量輸差。況且，零點(diǎn)漂移實(shí)際上很可能比 0.001 大許多倍。所以避免零點(diǎn)漂移對計量造成重大影響，必須定期對差壓變送器進(jìn)行零點(diǎn)校驗。

當差壓變送器引壓管堵塞，引起流量計儀表輸出變化緩慢，甚至不變。在實(shí)際氣體計量中天然氣內含有固體懸浮顆?；蚍勰?，時(shí)間久了，有的還會(huì )固化，引起引壓管堵塞，使測量無(wú)法正常進(jìn)行。例如差壓變送器引壓管冬季凍堵，引起計量不準。應該加強保溫措施，還要定期排污，檢漏，防止因引壓管高低壓端漏氣，如因高壓側導壓管泄露，使差壓減小，從而降計量值，低壓閥漏氣將導致計算氣量比實(shí)際氣量偏大，造成的計量輸差。

2.2 溫度對輸差的影響

環(huán)境溫度除了影響天然氣的體積外，還會(huì )對天然氣計量?jì)x表產(chǎn)生一定的影響，室外安裝的標準孔板流量計環(huán)境溫度變化較大，影響尤其明顯。在本地區，露天安裝的孔板流量計在夏天陽(yáng)光照射下表體溫度可達到 40℃，在冬季表體溫度可達到零度甚至更低，溫度的變化對計量傳感器使用材料的熱膨脹性和溫度對機械運動(dòng)性能的影響，都會(huì )影響標準孔板流量計的計量準確性。據有關(guān)資料顯示，如果計量雙方中有一方溫度變送器測量的溫度不準確，在其他條件相同時(shí)，溫度相差每 1 度，計量的輸氣量相差約 0.5％。

2.3 孔板表面結垢對輸差的影響

孔板長(cháng)期使用，雜質(zhì)將堆積在孔板表面，雜質(zhì)會(huì )腐蝕儀表接觸件，使接觸表面結垢或析出結晶，將減少活動(dòng)部件的間隙，從而改變標準孔板流量計使用性能參數，降低敏感元件的靈敏度或測量性能造成差壓信號不穩，直接影響計量精度。

2.4 孔徑對輸差的影響

根據輸氣公式可知，孔板孔徑應為國家計量站檢定校驗后的孔徑值，而非孔板上標注的孔徑值，經(jīng)估算，當孔板的直徑相差 0.01 毫米時(shí)，產(chǎn)生的誤差率為 0.02％，造成的輸差將是非常大的。在任何情況下，孔徑開(kāi)孔直徑 d 均應≥12.5毫米，直徑比應該遵循 0.1≦B≦0.75 的范圍內這一原則，否則會(huì )造成孔板前后差壓過(guò)大或過(guò)小。同時(shí)在更換孔板后，應及時(shí)在流量計算機上更新孔板孔徑校驗值。

2.5 平衡閥泄漏對輸差的影響

平衡閥屬于金屬面密封，發(fā)生泄漏主要是由于氣質(zhì)原因導致高閥下腔雜質(zhì)較多，打開(kāi)平衡針閥后雜質(zhì)經(jīng)平衡閥串入上閥腔并在閥針與閥體密封面處堆積、沉淀，操作平衡針閥過(guò)程中，在操作人員外力作用下，堅硬雜質(zhì)對密封面造成損傷，從而導致平衡閥泄露。平衡閥內漏將導致計算氣量比實(shí)際氣量偏小。

3 建議

（1）每月對孔板閥檢查排污一次，清除孔板表面污物，目測孔板重要部位，如有劃傷、蝕坑、磨損等缺陷，應予以更換，密封件如有損傷變形必須更換,孔板的排污清洗要做好記錄。

（2）差壓值嚴格控制在差壓變送器量程的 10%-90%之間（非常好在 30%-70%），超出范圍需及時(shí)更換孔板。

（3）嚴格執行公司巡檢制度。差壓變送器五閥組檢查：檢查五閥組高低壓閥腔有無(wú)漏氣，關(guān)閉根部閥打開(kāi)平衡閥后檢查零點(diǎn)有無(wú)漂移。冬季氣溫低每月對引壓管進(jìn)行放空、吹掃，防止引壓管內積聚污物。

（4）根據生產(chǎn)科的要求及時(shí)對氣質(zhì)組分進(jìn)行更改，流量計算機的操作嚴格按照作業(yè)指導書(shū)操作。

（5）定期校驗溫度變送器、差壓變送器、壓力變送器等相關(guān)計量?jì)x表。

4 結論

天然氣計量系統是一個(gè)相當復雜且存在許多不確定因素的系統，造成測量誤差的原因難以進(jìn)行綜合定量分析，本文只能對部分現場(chǎng)方面進(jìn)行定性分析應該說(shuō)在日常工作中只要加強流量計各環(huán)節的管理，上海自動(dòng)化儀表對影響計量準確度的因素進(jìn)行詳細排除，及時(shí)發(fā)現并更正計量過(guò)程中出現的異?，F象就能保證計量數據的準確度。