如何有效的提高孔板流量计的测量精度
介绍
随着中国天然气的快速发展，需要具有非常高的精度的天然气流量计。目前国内大部分天然气公司都使用天然气流量测量仪孔板流量计，具有结构简单，造价低廉，测量精度高的优点。据有关资料显示，95％以上的石油和天然气公司在流量计中使用孔板流量计。孔板流量计是一种检测管道中安装的同心孔板两侧压差的检测仪器，以获取流量数据。它主要由节流装置，差压计，压力表和温度计组成。它是根据能量守恒原理和流体连续性方程来设计和制造的。其计算天然气流量的方法是通过节流装置产生压差。然后使用一些仪器测量压力差，压力和温度，然后使用流量积算器或计算机控制系统获得数据。
1孔板流量计的工作原理和特点
孔板流量计基于能量守恒原理和流量连续性方程。计算方法基于安装在管道中的同心孔板两侧的压力差。该结构通过温度计，压力表和节流来测量。设备和其他组件。因为它的创造价格便宜，结构简单，测量精度高，适用于低精度要求的工程测量和交易。中国长期以来一直使用孔板流量计，并拥有非常成熟的孔板流量计设计，生产，加工经验，其孔板流量计还可测量一些未知范围的天然气流量。目前我国主流的天然气测量仪器是孔板流量计。
2天然气流量计算方法
2.1计算天然气体积流量的基本公式
（1）
Qn ---标准条件下天然气体积流量，m3 / s;
C ---流出系数;
β---直径比;
ε---膨胀系数;
d ---孔板开口直径，mm;
Δp - 节气门前后的压差，Pa;
上游条件下天然气的ρ1密度，kg / m3;
Pn--标准状态下天然气的密度，kg / m3。
2.2天然气体积流量计算的实用公式
（2）
在公式中，As ---第二个测量系数，取决于测量单位，这个公式As = 3.1794×10-6;
E ---渐近速度系数;
FG ----相对密度系数;
Fz ---超压缩因子;
Fr ---流量温度系数;
P1 ----孔板压力孔的绝对静压，MPa。
3孔板流量计量误差分析
3.1流出系数C对测量精度的影响
孔板流量计的校准与流出系数有关，在上游直管段需要足够的长度，而其节流装置需要达到必要的技术要求。流量系数也与雷诺数有关，并随其变化。当c的值增加时，雷诺数减少，而如果c的值减小，则雷诺数增加。流量系数C也随流量变化而变化，其变化随着流量的增加而减小。当实际流量小于规模流量时，由此引起的流量误差会增大。同时，C值是一个变量，根据雷诺数的变化而变化。当雷诺数达到一定值时，变化量会变小。关于法兰压力，雷诺数超过106，传递压力必须超过210。
3.2被测介质实际物理特性的不确定因素
（1）流量计上天然气的相对密度影响的数量。
天然气流量将随着1 / Gr的变化而变化。两者之间的关系是一种比例关系。这可以从上面的等式（2）中看出。如果Gr被认为是一个单独的数量，那么当Gr的不确定性为正负0.5％时，这是天然气标准体积流量，具有±0.25％的不确定性，因此显而易见的是流量测量会受到影响天然气的实际相对密度。 Gr不确定性的原因是由于缺乏测量和分析以及确定真实天然气的相关物理参数。例如，实际空气组分与标准组分的偏差程度，以及各组分的分子量测量的不确定性。目前有两种方法可以确认Gr，首先是使用浮力气平衡，动量比重计等仪器来检测实际相对密度;二是使用气体分析仪器，先学习天然气的所有组分，然后根据其Cr值进行计算。现在我们国家通常采用后一种方法。但是由于压力和温度的差异，Gr是一个变量。这需要使用在线色谱来观察变化并进一步提高测量的准确性。
（2）流量的天然气压缩因子测量的影响。
流量测量的结果通常显示实际运行时的流量，但由于不同工程的实际情况不同，此时通常考虑标准气体流量。当我们遇到外部因素（无高压，高温）的影响时，您也可以使用理想气体方程直到体积流量。然而，现实与理想存在差异，同样的真实气体也与理想气体不同。特别是当管道压力较大且温差较大时，这里不适用理想的气体状态方程。有三种方法可以计算天然气的压缩系数。第一种方法是使用卡茨曲线方法。优点是解决方法快速且易于使用，但其缺点是错误很大。第二种是使用卡茨表法，但其缺点是算法繁琐。当没有相关的压缩因子时，也使用插值方法，但其优点是计算值准确。第三种是参考“天然气压缩因子快速手册”。
（3）膨胀系数ε对流量的影响。
我们需要在气体通过节流孔时对气体密度的变化添加校正因子ε。这个引入的系数使我们成为实际工作中出现错误的主要原因。如果工作中的天然气流量未达到预期水平，则真正的校正因子ε将远小于计划的ε。之后，工作期间获得的结果数据远远小于预期数据。假设真正的校正系数大于工作中的校正系数，后面得到的结果也比实际结果大得多。
（4）脉动流量对流量测量的影响。
脉动流动的根本原因是因为仪器管道中的气流速度和气体压力发生变化。这种变化会导致压差的变化，所以我们的仪器记录的线不是一条线。这是一个宽带。但是，这种脉动流量只有几个原因，而其他因素有很多原因。如天然气长距离输送管道中残留液体的积累，压缩天然气仪表的使用以及天然气田压力的扰动等，天然气使用者平均无法使用天然气。可以有稳定的交通流量是保持装置计算流量的基本因素。当我们需要测量单位的波动时，我们不能很好地测量，这会增加测量误差。因此，为了使我们的最终测量结果的误差较小，有必要削弱脉动流量。
3.3仪器设计，安装管理错误分析
（1）仪器的设计错误
仪器错误的原因是由于仪器设计不完善或仪器使用不可预知的变化。这种误差主要表现在以下几个方面：一是因为仪器孔口顶角锐度未达到预期标准。仪表管孔的参数不是按照计算来计算的。仪表控制面板的高度达不到工作标准，或者工作本身不遵循规定的过程，导致工作中出现许多不可逆转的错误，最终导致错误。
（2）安装和管理错误
然后，这个错误将会发展成为一个无法准确确定的持续性错误的来源。这个错误有很强的共性。例如，在施工中，符合要求的建筑材料是不够的。建筑的材料参数不能满足施工所需的参数。这些参数体现在材料的长度，材料的制造过程，材料孔的变形以及材料中多余材料引起的图像以及材料本身的参数中。不能满足制造要求，材料焊接位置偏差。管理中的主要错误是：工作仪表不是我们所需要的仪表，孔板的直径不能通过相应的流量，在脉冲管，平衡阀和差压计的连接部分发生误差，人员自己的操作会产生错误。 。
3.4不适当的流量累积方法对测量的影响
我们在这个阶段使用的普通孔板节流装置使用与不同于其解构的二次测量工具不同的数据计算方法。我们需要使用精良的孔板流量工具来计算天然气的流量，其数据与天然气的各个方面密不可分。假设我们使用的流量测量系统不符合相应的配置工具，它将无法在工作中执行准确的计算，这将增加仪器的误差。
影响4孔板流量计运行精确计量的因素
在这个阶段，我们仪表板的流量统计很长使用期限通常有一些问题：
（1）对于我们所用的基本孔板测量仪器，我们需要使用不同的孔板原件，这些仪器的测量范围有限，测量精度低，影响测量体的环境因素。
（2）我国天然气在一些特殊时期含有大量杂质，天然气纯度不能提高。这可能导致计量设备被堵塞，导致一些实际上可以避免的错误。
（3）由于天然气和天然气液体在这个阶段没有很好的分离，由于正压和负压的作用，用于推导压力的管道中的压力和压力计算会产生过量的水和油，这将导致微分压力表超量液体计算不准确。
（4）孔板每隔一次需要检查一次，需要在常规参数下进行清洗和测量。但天然气计量表的工作条件不好，不能定期检查和维护。
（5）当介质的压力和温度变化不同时，天然气的体积会跟随这种变化，这将导致燃气表错误。
5提高孔板流量计测量精度的措施
我们从测量天然气中产生错误从原因出发，开发了几种不同时间测量天然气的不同方法来减少误差。
5.1孔板流量计的设计安装应严格符合技术标准
在此阶段，孔板节流装置应符合法规（SY / T6143-1996）的所有规定。特别是在实际安装时，大多数情况下，我们必须将相应参数与响应参数匹配。以前都需要少于30D。
5.2消除脉动流
（1）用风吹扫，清扫管道或在低处使用液体分离器，以减少管道中多余的液体。
（2）在达到测量能力的条件下，需要使测量管的内径有效，从而可以提高压差和开口率。
（3）在实际工作中，应尽可能使用短引线。这样做的目的是为了让管道中的阻力得到拉动，而且还要使上游和下游管道的长度相同。这样可以在实际工作中减小工作系统中的共振压力脉动幅度。
（4）我们需要在测量点前增加一个压力调节阀，以便压力平稳输出。在测量管前面增加一个缓冲罐以储存和释放气体也可以作为有效的错误。
5.3可追溯性
由于我们需要的流量参数并不是不变的，所以如何使仪器更加准确，这使我们在这个阶段需要解决的问题之一。我们采用的方法是价值的可追溯性。
（1）主要标准的固定装置之一，流量值和流量计有很大不同。流量标准不能移动，所以不能很好地显示流量参数的变化性。我们如何将流量计上的基本擦拭描述集成到两个派生的描述中，并且在这个阶段仍然是一个巨大的挑战。
（2）当我们的孔板节流装置的所有程序都符合当前的法规要求时，我们的装置可以与几何和流体力学相同。我们可以用它作为追踪我们需要的董事会来源的基础。我们的节流部分是通过测试长度。使用标准设备或标准样气进行压力，温度，时间或气体样品分析。该标准设备与国家基准建立了可追溯链。
（3）在一些用于商业用途的计量流量设备中，在仪表运行一段时间后，我们将对仪器进行检查和维修，以使我我们的仪器是准确的。
5.4加强业务培训，建立和完善各项规章制度
我们需要对员工进行集中培训，使他们能够提高技术能力，以便在出现问题时能够及时发现问题，并且能够保持良好的维修状态，从而可以大大提高原有工作的工作寿命。我们还需要有一个完整的计量责任体系，以便员工可以按照规则和规定对仪器进行定期维护和修理，并且每台仪器都可以有一个完整的数据库，以便员工能够发现问题在时间和处理。在规定的这个阶段，我们必须每月清洁一次仪器，检查仪器的测量精度，仪器的D / A转换通道以及计算仪器流量的程序，这些程序已损坏。必须及时对孔板进行测试和更换。之后，我们必须加强天然气生产和检测条件的检测，以提高检测的准确性和减少误差。
5.5孔板流量计的发展和展望
孔板流量计是一种非常实用且长期的流量计算工具，它由多个相互组成不相关的部分捆绑在一起。这些部件无法很好地匹配在一起，无论其安装过程是否符合规则和规定，都可能对测量工具产生积极影响。因此，当我们研究集成流量计的成品时，我们需要尽可能简化其解构，并增加其稳定性，从而可以大大提高其成本性能。孔板流量计是一个非常有前途的商业项目。其发展取决于社会科学技术发展的速度。在这个阶段，世界计量工具的发展环境是计量与计量相结合，实现计量仪器和智能的准确性。现阶段还需要引导社会的软件功能，还有可与DSC连接的RS485微型计算机连接接口，以使工作人员能够快速方便地对工作人员进行检查并提供检查。上述条件将使我们的测量工具的开发稳步发展。
六，结论
我们可以从上面得出结论，在这个阶段，我们的孔板流量计在天然气运行中不能很好地使用。困难仍然很多，各种因素的影响导致结果不准确。但随着世界整体技术的快速发展，不久的将来，集成式智能孔板流量计的使用范围和精度肯定会比以前有很大提高。
