孔板流量計(jì)在天然氣流量計(jì)量中產(chǎn)生輸出誤差的原因及解決辦法

上海自動化儀表根據(jù)孔板流量計(jì)在天然氣計(jì)量中的實(shí)際運(yùn)用情況；分析了影響孔板流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確度的相關(guān)因素以及解決方法。

1 問題的提出

現(xiàn)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(jié)流裝置作為主計(jì)量，用氣方使用渦輪流量計(jì)計(jì)量。入冬以來，用氣方發(fā)現(xiàn)小時輸量雙方存在較大的輸差，供氣方的孔板流量計(jì)每小時計(jì)量的輸氣量比用戶方每小時計(jì)量的輸氣量多 200m3 —220m 3 ，按照每小時輸氣量 9000m3 計(jì)算，相對輸差約為 2.44％，雖然剛剛超過了GB/T18603—2014?天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求?中所規(guī)定的1000m3 /h<q<10000 m 3 /h 時精確度等級（貿(mào)易交接誤差）2％，但與用戶平常狀況下對比輸差還是挺大的。針對這一現(xiàn)象，供氣方技術(shù)人員查看了流量計(jì)量機(jī)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置、自動化儀表輸出數(shù)據(jù)、現(xiàn)場計(jì)量設(shè)備等，并結(jié)合當(dāng)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(dǎo)致雙方輸差較大；隨即處理了泄漏點(diǎn)，更換了計(jì)量孔板，此后一段時間，雙方輸差降低為 0.33％左右。隨后供氣方簡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(shù)本身就不對稱；彈性元件和電阻應(yīng)變計(jì)的敏感柵材料溫度系數(shù)，線脹系數(shù)不同，組橋引線長度不一致等綜合因素，非常后導(dǎo)致傳感器組成電橋后相鄰臂總體溫度系數(shù)有一定差異，當(dāng)溫度變化時，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(fù)）。例如我們以量程 100000Pa 的智能差壓變送器為例來估算：差壓變送器輸出信號為 4mA -20mA 標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算流量，對流量所造成的誤差是巨大的，而且會直接嚴(yán)重影響到雙方的計(jì)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(jì)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(yàn)。

當(dāng)差壓變送器引壓管堵塞，引起流量計(jì)儀表輸出變化緩慢，甚至不變。在實(shí)際氣體計(jì)量中天然氣內(nèi)含有固體懸浮顆粒或粉末，時間久了，有的還會固化，引起引壓管堵塞，使測量無法正常進(jìn)行。例如差壓變送器引壓管冬季凍堵，引起計(jì)量不準(zhǔn)。應(yīng)該加強(qiáng)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(cè)導(dǎo)壓管泄露，使差壓減小，從而降計(jì)量值，低壓閥漏氣將導(dǎo)致計(jì)算氣量比實(shí)際氣量偏大，造成的計(jì)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，還會對天然氣計(jì)量儀表產(chǎn)生一定的影響，室外安裝的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)環(huán)境溫度變化較大，影響尤其明顯。在本地區(qū)，露天安裝的孔板流量計(jì)在夏天陽光照射下表體溫度可達(dá)到 40℃，在冬季表體溫度可達(dá)到零度甚至更低，溫度的變化對計(jì)量傳感器使用材料的熱膨脹性和溫度對機(jī)械運(yùn)動性能的影響，都會影響標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性。據(jù)有關(guān)資料顯示，如果計(jì)量雙方中有一方溫度變送器測量的溫度不準(zhǔn)確，在其他條件相同時，溫度相差每 1 度，計(jì)量的輸氣量相差約 0.5％。

2.3 孔板表面結(jié)垢對輸差的影響

孔板長期使用，雜質(zhì)將堆積在孔板表面，雜質(zhì)會腐蝕儀表接觸件，使接觸表面結(jié)垢或析出結(jié)晶，將減少活動部件的間隙，從而改變標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)使用性能參數(shù)，降低敏感元件的靈敏度或測量性能造成差壓信號不穩(wěn)，直接影響計(jì)量精度。

2.4 孔徑對輸差的影響

根據(jù)輸氣公式可知，孔板孔徑應(yīng)為國家計(jì)量站檢定校驗(yàn)后的孔徑值，而非孔板上標(biāo)注的孔徑值，經(jīng)估算，當(dāng)孔板的直徑相差 0.01 毫米時，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，孔徑開孔直徑 d 均應(yīng)≥12.5毫米，直徑比應(yīng)該遵循 0.1≦B≦0.75 的范圍內(nèi)這一原則，否則會造成孔板前后差壓過大或過小。同時在更換孔板后，應(yīng)及時在流量計(jì)算機(jī)上更新孔板孔徑校驗(yàn)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?qū)е赂唛y下腔雜質(zhì)較多，打開平衡針閥后雜質(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，操作平衡針閥過程中，在操作人員外力作用下，堅(jiān)硬雜質(zhì)對密封面造成損傷，從而導(dǎo)致平衡閥泄露。平衡閥內(nèi)漏將導(dǎo)致計(jì)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(yīng)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(yán)格控制在差壓變送器量程的 10%-90%之間（非常好在 30%-70%），超出范圍需及時更換孔板。

（3）嚴(yán)格執(zhí)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漏氣，關(guān)閉根部閥打開平衡閥后檢查零點(diǎn)有無漂移。冬季氣溫低每月對引壓管進(jìn)行放空、吹掃，防止引壓管內(nèi)積聚污物。

（4）根據(jù)生產(chǎn)科的要求及時對氣質(zhì)組分進(jìn)行更改，流量計(jì)算機(jī)的操作嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書操作。

（5）定期校驗(yàn)溫度變送器、差壓變送器、壓力變送器等相關(guān)計(jì)量儀表。

4 結(jié)論

天然氣計(jì)量系統(tǒng)是一個相當(dāng)復(fù)雜且存在許多不確定因素的系統(tǒng)，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(xiàn)場方面進(jìn)行定性分析應(yīng)該說在日常工作中只要加強(qiáng)流量計(jì)各環(huán)節(jié)的管理，上海自動化儀表對影響計(jì)量準(zhǔn)確度的因素進(jìn)行詳細(xì)排除，及時發(fā)現(xiàn)并更正計(jì)量過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象就能保證計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。