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探究差压式孔板流量计的误差来源与针对性的解决措施

作者: 来源: 发布时间:2021-02-22 10:07:01

        摘要 :孔板流量计通常是应用于化学工业的一种流量测量仪表,具有操作简单、测量精准度高等特点。目前在我国天然气行业中,应用较为广泛的孔板流量计为差压式孔板流量计,根据该设备的实际应用情况来看,因为天然气流出系数、孔板技术指标等多种因素导致测量数据经常出现不正确现象,本文主要探究了差压式孔板流量计的误差来源,并且提出了针对性的解决措施,希望能为差压式孔板流量计在天然气行业中正常使用奠定基础。

 
引言
       根据差压式孔板流量计在天然气行业中的应用情况来看,导致设备测量数据不准确的因素有三个。首先对天然气流量监测存在有不确定影响因素,其次,对天然气物理性质检测数据存在有不确定影响因素。zui后,设备本身存在不良因素。这些因素导致差压式孔板流量计在应用过程中无法充分发挥自身性能,影响天然气流量测量准确性。由此可见,本文探究差压式孔板流量计的误差来源与控制对策具有十分重要的现实意义。
 
1  差压式孔板流量计的相关概述
       孔板流量计指代的是由差压变送器、压力变送器等配套组成的高量程比差压流量装置。应用该设备能够对天然气、蒸汽、液体的流量进行测量,因此被广泛应用于供热、供电、化工等行业。针对于差压式孔板流量计而言,主要由节流件这种一次检测件和流量显示仪、差压变送器等二次装置构成,该设备主要应用于气体流量测量工作,具有性能稳定、结构简单、使用可靠性高等特点 [1]。
 
       差压式孔板流量计工作过程中,管道内的流体首先经过设备中的节流装置,而后在节流件附近形成局部收缩,此时流速增加,在上下游两侧会形成静压力差。在已知相关参数的情况下,设备可根据气体流动性原理,推导出差压与流量之间存在的关系,zui终得出气体流量。
 
2  差压式孔板流量计的误差来源
       根据差压式孔板流量计在天然气流量测量中的应用情况来看,导致流量计出现测量误差的主要原因有三个,具体论述如下所示。
 
2.1  对天然气流量动态检查的真实性存在不确定因素
       在应用差压式孔板流量计开展测量工作时,我们首先设天然气的流出系数为 C。根据设备测量情况来看,C 与速度剖面雷诺数之间存在较为紧密的联系。当雷诺数较小时,C 数值会逐渐变大。而雷诺数的大小,通常取决于天然气流出时速度剖面的尖与平,如果速度剖面较尖,那么雷诺数小,如果速度剖面平,那么雷诺数较大。通常情况下,我们会将雷诺系数设置为 2 × 106以上。由此可见,差压式孔板流量计在工作过程,之所以会出现流量测量不准确现象,主要原因为孔板直径大小方面 [2]。
 
2.2  孔板平整程度对测量数据准确性的影响
       为了探究差压式孔板流量计中孔板平整度对测量数据准确性带来的影响,我们开展了下述实验。选择三个粗糙程度不同的孔板,一号孔板的 rK 为 0.05,二号孔板的粗糙高度参数Ra 为 45 μm,三号孔板为标准的孔板,圆弧半径 < 0.0004 d,粗糙度高度参数 Ra ≤ 0.0004 d。在试验过程中,测量这三个孔板应用时一天 14 个时间段的天然气流量,具体测量结果如表 1 所示。由表 1 可知,差压式孔板流量计在应用过程中,孔板的平整度在很大程度上都会对设备计量准确度造成影响。如果差压式孔板流量计的孔板圆弧 rK 不符合相关要求,那么将会导致天然气流量zui终的测量误差范围在 -2.81%~3.15% 之间。如果孔板的粗糙程度参数 Ra 不能符合相关要求,将会导致误差范围再一次扩大,在 -2.85%~2.72% 之间。如果差压式孔板的粗糙程度以及圆弧半径的相关规格超出测量设备的正常规格,zui终会导致计量结果的准确度偏差越来越大 [3]。
三个孔板一天 14 个时间段的天然气流量
2.3  天然气实际物理性质测量数据存在不确定影响因素
       根据当前我国天然气运输情况来看,在运输过程中一般会加入一定量的凝结液、脱水剂以及水,这些物质的存在会对差压式孔板流量计的应用带来一定影响。导致差压式孔板流量计在应用过程中,要求测量的天然气流体标准与实际情况存在差距。在以往天然气流体测量工作中,流体标准要求天然气气体中液体与固体颗粒不能> 2%,但是根据实际情况来看,很多运输都没有达到这一要求 [4]。总的来说,天然气在运输过程中,气体中水分含量在很大程度上都会影响差压式孔板流量计的正常应用,导致该设备测量结果出现误差,尤其是对于大流量的集气站而言,开展天然气脱水工作十分必要,因此对zui终测量结果带来的影响也较大。
 
3  控制差压式孔板流量计误差的相关措施
3.1  严格控制差压式孔板流量计的规格标准
       根据差压式孔板流量计的应用情况来看,该设备在应用过程中孔板装置设计一定要符合相关标准,孔板前的阻力件形式要根据实际情况,超过 30D 长的直管,以便能够减少该设备应用时的误差,尽可能减少测量误差,提高测量结果的精确度。
3.2  控制天然气气流中的脉动流
       根据天然气运行情况来看,在运输过程中因为各种因素影响,会出现脉动流现象,该现象将会严重影响压差式孔板流量计的使用准确性,只有采取科学合理的应对措施,才能有效控制该现象,进而确保差压式孔板流量计正常运行。
       (1)选择合理的内径测量管。在应用差压式流量计开展天然气流量测量工作时,一定要结合流量测量工作的实际情况,采用较小的内径测量管。这样一来能够保证孔板流量计有序开展测量工作,合理控制脉动流。
       (2)重视阻力件带来的影响。在开展测量工作时,一定要重视引压管线系统中阻力件带来的影响。在选择阻力件时,要采取上下游长度相等的短引压管线,对谐振以及压力脉动振幅的增加现象进行有效控制,确保流量计稳定运行,提高流量测量结果的准确度 [5]。
3.3  构建科学合理的差压式孔板流量计的计量管理制度
       工作人员要严格按照差压式孔板流量计的设备安装标准开展安装工作,根据实际情况,对孔板流量计开展维护、监测工作,建立科学合理的维修保护方案。确保孔板流量计一旦出现问题会被及时处理,使得设备能够始终保持zui佳状态有序运行。
4  结语
       综上所述,在应用差压式流量计开展天然气测量工作时,一定要根据天然气的实际运输情况,采取科学合理的设备管理制度,定期对设备进行清洁维修,确保设备规格型号符合测量标准,不断提高差压式流量计的测量精确度,为天然气运输工程的顺利开展奠定基础。

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