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标准孔板流量核查系统在天然气流量计量上的应用
点击次数:808 发布时间:2016-06-14

  近年来,川西气田广泛采用标准孔板差压式流量计进行天然气流量计量,约占气田流量计量仪表的70%以上,主要用于井口计量、商贸计量和采输交接计量。目前孔板差压式流量计量程比可达10:1,基本能满足天然气生产和销售的需要。
  为加强计量仪表的监督管理,确保差压式流量计在检定周检内有效运行,2011年西南油气分公司引进了四川蜀谷生产的SGQ孔板流量核查系统,对在线使用的差压式流量计和其他流量计进行核查比对,
确保了计量仪表的计量质量,维护了企业和用户的利益,取得了良好的经济效果。
1、工作原理
  天然气流经节流装置时,流束在孔板处形成局部收缩,从而使流速增加,静压力降低,在孔板前后产生静压力差(差压),气流的流速越大,孔板前后产生的差压也越大,通过SGQ一体化孔板差压式流
量校查仪对所测压力、差压、温度的积算,从而可测得标准参比条件下的流量大小。其体积流量计算公式为:

式中:Qn为标况下的累积体积,m3;AS为秒体积流量,m3/s;C为流出系数;E为渐近速度系数;
为操作条件孔板开孔直径,mm; 为相对密度系数;为可膨胀系数; 为超压缩系数; 为流动温度系数;为孔板上游侧取压孔气流静压,MPa; 为气流流经孔板时产生的差压,Pa。
2、安装和参数设置要求
2.1 安装示意图

2.2 安装要求
孔板流量核查系统与现场的标准孔板流量计的数据采集积算部份并联安装,采用相同的信号源(差压、压力和温度(以双芯铂电阻温度传感器采集相同的温度));对速度式流量计或艾佰特均速管式差压式等其他流量计采用串联安装方式。
2.3 参数设置要求
确保流量核查系统与被核对的标准孔板差压式流量计(除静、差压量程外)以相同参数输入(测量管径、孔板实测内径、孔板尖锐度、粗糙度、大气压力、差压小信号截除、气质组份等)、而又互不干扰地同步运行;对速度式或均速管式等流量计进行核查,参数按各自流量计相关参数设置要求进行设置。
3、系统主要功能
(1)优异的单向过载能力:传感器可承受20MPa的瞬时过载压力,因此无需安装三阀组而直接使用。
(2)通过对流体温度、流体压力的自动实时测量,自动进行实时的温压补偿和流量积算。
(3)差压、压力内置由软件分段的自适应量程,其较宽的差压测量范围(0~100kPa),特别适合具有高、低峰用气时段的民用天然气计量。
(4)采用高精度单晶硅谐振式传感器,测量值以数字信号直接输入流量积算器进行计算,避免了由D/A、A/D两次转换带来的测量误差。通过对测量值的修正,有效地消除了温度、静压的变化对测量
精度的影响。
(5)智能化的校准方式,真正做到了“一键式校准”。
(6)能记录包括恶意拔取电池在内的所有操作,能查看近期记录的2048条日志内容
(7)实现全汉字人机对话,参数设置、在线检表和示值校准时,无需外接PC机可直接在计量流程的SGQ上独立完成。
4、应用情况
4.1 对新引进的艾佰特差压式流量计进行流量核查2011年10月下旬,对新引进的艾佰特差压式流量计进行了安装、调试,为了确保新进的流量计计量准确,为维护用户和企业利益,在艾佰特差压式流量
计前端,加了一套孔板阀配SGQ流量核查仪,其安装方式如图2。

通过用SGQ核查仪对艾佰特差压式流量计四天的流量核查、数据比对,发现艾佰特差压式流量计的日流量比流量核查仪偏高6%以上,经查流量核查仪及一次仪表选型及运行正常。核查小时流量数据比对
情况如图3。

从图3可以看出,流量变化随流量的增加,相对误差变小,当晚上用气量较小时,流量相对误差zui高达14%左右,且流量变化无规律性可言。
通过四天对艾佰特差压式流量计的核查、比对,发现日平均相对误差在6%左右,日流量变化相对稳定,如图4。

针对上述问题,仪表检定单位和生产厂家进行了数据分析,厂家技术总监对流量计算程序和检定单位的流量组态和参数设置情况进行了详细检查,发现是由于流量计检定单位在参数设置时把英制和公制单位设置错误,造成流量计量不准,经重新标定流量系数后,流量计与流量核查仪相对误差在0.1%左右,如图5。

4. 2 对孔板差压式流量计算机进行流量核查
利用流量核查系统,对134配气站输德阳公司进行流量核查时,发现流量计算机流量比核查流量偏低3%,经用标准数字压力计对流量计算机检定,发现静、差压变送器信号准确,在联校时,发现计算机上
压力与标准压力相差较大,如图6。

经分析,问题出现在下位机A/D转换电路故障,通过厂家对QJG02-X下位机的更换,经检定合格。
由于德阳公司与旌阳公司来气来自同一汇管,且汇管至计量装置之间除平板阀外,无其它阻流件,因此,德阳公司与旌阳公司的压力应相同。正常情况下,德阳公司与旌阳公司的压力变化趋势如图7。

在发生A/D转换故障期间,德阳公司与旌阳公司的压力变化趋势如图8。

根据孔板差压式流量计流量计算公式,在紊流状态时,流量与压力的平方根成正比,压力与流量的百分比变化趋势如图9。

经过对近几个月134配气站输德阳公司用户的报表数据分析,发现出现压力超差现象达3个月,厂家经过计算,共为企业找回输差79.5364万方。
通过流量校查,发现了许多类似计量问题,上述现象只是其中的一部分。目前,西南油气分公司已购置了多台流量核查系统,并颁布了相应流量核查标准,对标准孔板一次仪表和二次仪表的运行作了相关技术要求,通过核查,能及时掌握现场流量计的运行状况,通过技术手段和管理手段,促进计量技术和计量管理的升级,作好油气卫士,做到公平、公正,树立企业计量的良好形象。
5、使用注意事项
(1)核查仪在使用前要进行校验。
(2)校查仪在现场使用时,仪表不能倾斜,尽可能水平放置,核查系统差压应回零。
(3)对于湿气计量,不宜作流量核查;当必需核查时,核查仪必须加沉降器后,再与被核查的计量系统并联连接。
(4)在安装核查仪时,要注意高、低压管线的正常连接,如果连接错误,核查仪在运行时无差压和流量显示。
(5)核查仪只针对二次仪表,因此,核查前,要保证一次仪表符合相关标准要求。
(6)当核查仪腔室进入杂质,会对传感器膜盒受压,造成测量不准,因此,应及时送厂家进行维修,经检定合格后才可使用。

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