孔板流量计计量天然气的标准——AGA3号报告的新发展(三)

一、孔板流量计的不确定度 1.简介影响孔板流量装置不确定度的因素很多。这些因素直接影响流量计量结果的准确性。这些因素是: (1)质量流量公式的真实程度; (2)流体测量过程中物性的变化; (3)孔板装置主要参数(例如孔板开孔直径、β值等)的误差。 2.超过孔板流量计量程的误差实际应用的孔板流量计的不确定度是根据设计差压、流量范围计算的。因此,不确定度不仅包括了差     

��ѹʽ�װ������Ƶ������Դ����ƶԲ�

差压式孔板流量计目前仍是我国进行天然气流量计量的主导流量计,截至2004年7月长庆气田应用该型流量计总量近300套。SY/T6143-1996“天然气流量的标准孔板计量方法”标准中认为,天然气流量测量不确定度主要由3个方面引起：流量计算方程描述流动状态真实性的不确定因素;被测介质实际物理性质的不确定度因素;测量中重要设备的不确定度因素。为此,文章从以上3个方面对差压式孔板流量计进行了不确定度研究和实验,包括流出系数、孔板技术指标的变化对天然气流量的影响,可膨胀系数、二次仪表的不确定度、天然气组分变化、天然气含水对天然气流量的影响,并就这些误差因素分别从节流装置的选择、脉动流的改善、规范各项规章制度、建立量值溯源体系等方面提出了建议。     

双量程孔板流量计不确定度及量程比

ISO 5167：2003（E）总结了20世纪90年代之后国际上标准差压装置的最新研究成果,在ISO 5167：1991（E）的基础上作了多项重大改进,其中标准孔板的不确定度上升到0.5%。在流量二次装置中按照标准所提供的模型对流出系数C和可膨胀性系数ε的非线性进行补偿后,保证系统不确定度1.5%（气体、蒸汽）和1.0%（液体）的量程比可达10∶1。为了扩大量程比,可增加1台低量程差压变送器,以提高量程低段的差压测量精确度,进而提高量程低段的流量测量精确度,并在流量二次装置中实现量程切换和各项补偿,量程比可达100∶1,从而将差压法流量测量技术提高到一个新水平。根据特征点不确定度对估算进行了论证,并在流量标准装置上通过了验证。     

双量程差压流量计不确定度和量程比的验证

用差压法测量流体流量,由于流量与差压信号之间的平方根特性,其量程比不够大。在双量程标准差压流量计中,增设了1台低量程差压变送器,使量程低段的差压测量精确度提高了33倍（典型值）,从而使量程低段的流量测量精确度得到提高。按国际标准和国家标准所提供的不确定度公式计算,测量液体时不确定度达到1.0%,测量蒸汽和组分稳定的气体时不确定度达到1.5%,量程比达到100∶1。经DN80和DN200共6套双量程差压流量计在水流量标准装置上的数据验证,得到的误差比计算结果略小,优于技术指标,并在现场使用中得到证实。     

双向蒸汽流量的测量

双向蒸汽质量流量测量是一项特殊的流量测量课题。双向孔板不切斜角,节流件两个端面均应符合国家标准中关于上游端面的规定,节流件的两个直角边均应符合国家标准中关于上游边缘的规定。通常采用2台差压变送器分别测量正反向差压,用1台压力变送器测量正向流正端取压口压力,并根据关系式计算反向流正端口取压口压力,几路信号送流量二次表判断流动方向和计算蒸汽质量流量。双向孔板流量计可按JJG640规程用几何法进行检定。另外,对于要求不高的测量点,也可用菱形截面阿牛巴均速管流量计测量。时差法超声流量计也具有双向流测量能力,可用导波板降低外夹式换能器安装处的温度,用于温度不高于400℃的蒸汽双向流测量。     

宽量程比差压流量计的研究

标准差压流量计一般存在量程比不够宽的缺点，为弥补不足，采用更换孔板法、多套流量计测量法、多台差压式流量计切换使用法、数字通信传输法等方法来扩大量程比。讨论了量程过范围对差压变送器性能的影响和过范围试验方法，以及计量检定和流量测量准确度现场验证问题。分析表明，差压式流量计的安装方式也是保证测量准确度和量程比的重要环节，必须严格执行相应的规程，避免引起差压信号的传递失真，进而引起误差。     

提高孔板流量计测量精确度的研究

介绍了新老标准中关于标准差压流量计测量精确度问题的演变,1981年以前,提高测量精确度需采用设置较大的界限雷诺数及压缩量程比的方法来实现,且将原本非线性的流出系数C当作常数来处理。1993年以后随着仪表技术的发展,能够实现对C的非线性进行自动校正,建立了C的模型,并可将流量测量量程比扩大到10倍,系统不确定度提高到1.0%。重点探讨了量程比的变化对测量精确度的影响。     

天然气流量宽量程的计量

介绍了天然气计量中宽量程工况的诸多解决方案,包括:多路不同流量计量范围的标准孔板流量计并联;同一标准孔板流量计并联不同差压范围的一体化流量计算机;变换标准孔板流量计孔板β值等.在实际运用中采用了基于同一标准孔板流量计并联不同差压范围的一体化流量计算机的方案,取得了较好的应用效果.     

差压式孔板流量计计量不准确度分析

随着天然气工业的不断发展和天然气市场的不断拓宽,人们对商品天然气计量技术的研究和发展更加重视。石油天然气行业采用孔板流量计作贸易计量的约占95％以上,其计量精度直接影响到企业的经济效益和用户利益 。介绍了差压式孔板流量计的测量原理、特性以及选型指南。着重从三个方面对引起天然气流量测量不确定度的因素进行了分析,讨论了包括流出系数C、多相／非牛顿流体、天然气相对密度、孔板偏心、孔板弯曲、孔板 边缘尖锐度对天然气流量的影响,并提出了提高天然气计量精度的措施。     

双量程差压流量计的新进展

分析传统节流式差压流量计范围度较小的原因,提出增设低量程差压变送器以提高小流量时的测量精确度,并进行流出系数非线性补偿和可膨胀性系数变化的校正.重点讨论了高低量程的合理确定和差压信号的传递失真问题.