两种气质条件下孔板流量计流量示值的对比研究

刘敦利 李晓宇 穆 军

(新疆计量测试研究院，乌鲁木齐 830011)

0 引言

孔板流量计广泛应用于现代化石油化工行业，是重要的流量计量仪表之一[1]。由于其理论研究比较成熟和完善，所以孔板流量计也在天然气交接过程中担任着重要的角色。但受设计参数、现场条件、使用环境、流体介质等方面的影响，孔板流量计也存在着计量失准的问题，吸引了许多的学者关注和研究。

针对孔板流量计的计量误差研究，目前大多数文献都是从计量原理[2]或安装条件[3-4]等方面分析的，具有较强的理论价值。但现在实际使用过程中，外界的环境条件、流体介质的物理条件等也是影响孔板流量计计量精度的重要因素。因此，十分有必要通过实际的实验方法来分析以上因素对其计量精度的影响程度。

本文在保持实验条件不变的前提下，使用同一台孔板流量计对两种不同组分的天然气进行流量计量，对比分析两组流量数据，结果显示气质条件对孔板流量计计量精度影响很大。进而建立两组流量数据的数学关系模型，以此实现对流量计计量误差的修正。

1 实验方法

实验采用经检定合格的DN150mm孔板流量计。流量计正确安装在直管段上，安装条件符合要求。分别采用两种不同组分的天然气通过流量计，一种是符合国家交接标准的天然气(以下称为“标气”)，另一种含气态水较多的油田伴生气(以下称为“湿气”)。实验以标气的计量数据作为标准流量数据，据此对比湿气的计量数据，研究其计量误差。

实验过程中，尽可能保持环境温度、湿度、大气压力的稳定，以避免外界因素对流量计的影响。同时，考虑到流量计在实际使用中的状况，受供气气源的影响，管道压力会出现不停的浮动。所以在条件允许范围内，不断改变前段压力，以实现管道流量的改变。

前段压力可调范围为270.0～290.0Pa。在不同的压力条件下，等待流量稳定后读取多组数据计算算术平均值作为流量计的流量示值，流量示值以标况流量为准。

2 数据处理

通过以上的实验方法，得到标气和湿气的实验数据分别见图1和图2。

图1 标气流量曲线图

图2 湿气流量曲线图

根据以上两组实验数据，分别模拟流量与管道压力的关系曲线，建立数学模型为：

yN=1.024x2-554.83x+77666

(1)

yW=0.1556x2-74.429x+13164

(2)

式中：yN为标气流量，m3/h；yW为湿气流量，m3/h；x为管道压力，Pa。

以标气流量为孔板流量计的标准数据，则在湿气计量过程中，需要将湿气流量转化为标气流量，才能实现对湿气流量的真实计量。

式(1)、式(2)中的x取值相同，都是从270.0～290.0Pa，根据对x的取值(参见图1、图2)，分别得到对应的yN、yW，建立两者的数学关系模型为：

(3)

即在使用该孔板流量计进行湿气计量时，通过式(3)实现对流量计显示的流量进行换算，得到的结果才是天然气的真实流量值， 从而实现了对流量计计量误差的修正。

3 实验结论

通过对两种气质条件下孔板流量计流量示值的实验和对比研究，可以看出，天然气的气质对孔板流量计的计量性能影响很大。从流量计的计量原理分析，这是由于天然气气态水含量偏高，流体介质的密度偏离了理论值，从而导致计量失准[5]。

针对这一问题，本文在保证实验条件相同的前提下，分别采用标准的天然气和现场的湿气进行流量标定，得到两种状态下流量示值的数学关系模型，从而利用标准流量实现对湿气流量的误差修正。从孔板流量计误差分析的研究角度，本文的研究结果具有较高的实际意义和实用价值。

[1] 李建中.差压式流量仪表在能源计量中的应用[J].计量技术,2008(10):71-74

[2] 赵杨文.差压式孔板流量计计量天然气流量的误差分析[J].石油工业技术监督,2008,(2): 46-48

[3] 史晓军.孔板流量计的误差分析及修正[J].自动化仪表,2010,31(2):72-73

[4] 卢晓刚,高玉格,张红兵.孔板流量计存在问题的探讨[J].计量技术,2005(8):60-62

[5] 张琳,李长俊.天然气孔板流量计计量误差分析及改进措施[J].石油矿场机械,2006, 35(2): 59-61