孔板流量計在天然氣流量計量中產生輸出誤差的原因及解決辦法

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

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)流裝置作為主計量，用氣方使用渦輪流量計計量。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每小時計量的輸氣量比用戶方每小時計量的輸氣量多 200m3 —220m 3 ，按照每小時輸氣量 9000m3 計算，相對輸差約為 2.44％，雖然剛剛超過了GB/T18603—2014?天然氣計量系統(tǒng)技術要求?中所規(guī)定的1000m3 /h<q<10000 m 3 /h 時精確度等級（貿易交接誤差）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，供氣方技術人員查看了流量計量機相關參數(shù)的設置、自動化儀表輸出數(shù)據、現(xiàn)場計量設備等，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，更換了計量孔板，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；彈性元件和電阻應變計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，當溫度變化時，相鄰臂電阻變化量不同，從而使電橋產生輸出不平衡造成儀表的零點漂移（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，而且會直接嚴重影響到雙方的計量輸差。況且，零點漂移實際上很可能比 0.001 大許多倍。所以避免零點漂移對計量造成重大影響，必須定期對差壓變送器進行零點校驗。

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。在實際氣體計量中天然氣內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，還會對天然氣計量儀表產生一定的影響，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(qū)，露天安裝的孔板流量計在夏天陽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性能的影響，都會影響標準孔板流量計的計量準確性。據有關資料顯示，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，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

孔板長期使用，雜質將堆積在孔板表面，雜質會腐蝕儀表接觸件，使接觸表面結垢或析出結晶，將減少活動部件的間隙，從而改變標準孔板流量計使用性能參數(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，經估算，當孔板的直徑相差 0.01 毫米時，產生的誤差率為 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≥12.5毫米，直徑比應該遵循 0.1≦B≦0.75 的范圍內這一原則，否則會造成孔板前后差壓過大或過小。同時在更換孔板后，應及時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原因導致高閥下腔雜質較多，打開平衡針閥后雜質經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，堅硬雜質對密封面造成損傷，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%），超出范圍需及時更換孔板。

（3）嚴格執(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，關閉根部閥打開平衡閥后檢查零點有無漂移。冬季氣溫低每月對引壓管進行放空、吹掃，防止引壓管內積聚污物。

（4）根據生產科的要求及時對氣質組分進行更改，流量計算機的操作嚴格按照作業(yè)指導書操作。

（5）定期校驗溫度變送器、差壓變送器、壓力變送器等相關計量儀表。

4 結論

天然氣計量系統(tǒng)是一個相當復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行綜合定量分析，本文只能對部分現(xiàn)場方面進行定性分析應該說在日常工作中只要加強流量計各環(huán)節(jié)的管理，上海自動化儀表對影響計量準確度的因素進行詳細排除，及時發(fā)現(xiàn)并更正計量過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象就能保證計量數(shù)據的準確度。