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1、MEASUREMENTEQUIPMENTANDAPPLICATION计量装置及应用天然气流量计量的高级孔板阀计量特性与误差分析晁宏洲,王赤宇,赵建彬,董 萍(中国石油塔里木油田公司天然气事业部,新疆库尔勒 841000)[摘 要]文章通过分析天然气流量的孔板计量原理、特征和高级孔板阀制造、安装特性,从使用高级孔板阀计量天然气流量的软、硬件两方面条件分析、判断误差来源,并提出了一些有针对性的提高计量精度的措施。[关键词]天然气流量;高级孔板阀;计量特性;误差分析[中图分类号]TB93[文献标识码]B[文章编号]1002-1183(2007)03-0025-04 天然气是一种高效、清
2、洁燃料和优质化工原料。量,这种方法就称差压法测量气体流量。天然气流量计量是天然气生产和使用中必须解决的一(2)流束局部收缩和压差的产生个重要问题。在企业生产和经营管理中流量计量是一被测流体流经节流装置前后的特性和压力分布如项日常进行的重要的技术基础工作。天然气的准确计图1所示。量不但能公平地进行贸易结算,而且能指导改进生产工艺,提高产品质量,降低产品生产成本,提高经济效益和社会效益。作为西气东输主力气源地的克拉二气田在天然气生产计量中选用的流量计量仪表是孔板流量计。单井上使用4套,中央处理厂使用11套,用以井口计量、进站计量和外输计量。克拉二气田的孔板流量计是由中国人民解放军第57
3、19工厂生产的高级型可换孔板阀和英国Rosemount公司生产的智能差压变送器、压力变送器、温度变送器以及流量显示在孔板前,连续流动着的流体将遇到孔板的阻装置组成。挡。在管壁处的流体由于受孔板阻挡,阻力最大,使1 孔板流量计的计量原理及特征流体速度降低,部分动能转变成静压能,其结果使孔111 孔板流量计的计量原理板入口端面接近管壁处的流体静压力升高。而管道中孔板流量计是基于流体流动的节流原理,利用流心流速最大,静压最低,使其在同一端面形成径向压体流经节流元件时在其前后产生压差,此差压值与该力差,其结果将使流体质点在这一径向压差作用下产流量的平方成正比关系来计算流量的。生一径向加速度
4、。在这一径向速度作用下,靠近管壁(1)差压法测气原理处的流体质点以偏转一个角度向孔口流动,形成了流充满管道的流体,当它流经管道内节流装置(如束的局部收缩。孔板)时,流束将在节流装置处形成局部收缩,使部由于流体运动的惯性,流经节流装置后流体将继分压能转为动能,其结果使流速增加,静压降低,在续保持原来的流动方向,在孔板出口端面Ⅱ处形成一节流装置前后产生了压力降,如图1所示。最小收缩截面,此处流束截面最小,流速达最大,压对于一定型式、一定尺寸的节流装置来说,所产力最低。此后,流束又逐渐扩大,压力逐渐恢复升生的压差与气体流量有关,流量愈大,压差也愈大;高,直到流体充满整个管道,压力恢复到最
5、大值。但流量减小,压差也减小;流量为零,压差也为零。因孔板后的压力并没有恢复到原来的数值,两者压力之此,通过测量压差的大小,就可间接地计算气体流差,即为流体流经节流装置后所产生的压力损失。此[收稿日期]2006-11-17[作者简介]晁宏洲(1972-),男,山东青岛人,工程师,毕业于西安石油学院化学工程系,从事地面工程项目管理工作。工业计量 2007年第17卷第3期·25·计量装置及应用MEASUREMENTEQUIPMENTANDAPPLICATION压力损失主要是由流体流经节流装置后流束突然扩大于差压式流量计的信号的产生和传输,可实现在线更所产生涡流呆滞现象所造成的。在孔板出
6、口端面处,换孔板,不影响输送介质,无附加管路;装置内有孔流速已比原来增大,静压力也就较原来低。即p1>板安装定位机构,标定准确度等级为015级:该装置p2(p1、p2分别为孔板前后的压力)。因此,只要测设有上、下两个密封腔,以及滑阀部件,无旁设附加量出p1、p2之差,就可计算出通过孔板气体流量的管线,装置上、下腔间的密封件采用全硬密封结构,大小。孔板流量计理论流量计算公式为:阀板和阀座采用22Cr堆焊硬质合金,设有注脂辅助Cπ22Δp密封结构,可以防止阀座、阀板密封面上污物的沉淀qv=·ε··d·1-β44ρ1和结垢;采用法兰取压标准孔板作为流量检测元件。3法兰取压指测量管法兰上带
7、有符合有关规定的取式中:qv为工况下的体积流量,m/s;C为流出因压器件,并规定上、下游取压孔的间距均为数,无量纲;β=d/D,无量纲;d为工况下孔板开2514mm,且是从孔板的上游端面量起。取压孔间距孔直径,mm;D为工况下上游管道内径,mm;ε是指取压孔轴线与孔板的某一规定端面的距离。适用为可膨胀因数,无量纲;Δp为孔板前后的差压值,3的流体介质包括轻质油、天然气、含硫(H2S+CO2Pa;ρ1为工况下流体的密度,kg/m。-对于天然气而言,在标准状态下天然气流量
