輸差往往造成天然氣供需雙方交接差,如果輸差較大的話就不能反映實際值,甚至引起計量糾紛。因此,有必要對天然氣的輸差問題作深入研究,以確定交接雙方都能夠接受的允差范圍。本文即對計量引起的輸差作簡要探討,并提出減少計量誤差的措施。
1 天然氣計量誤差影響因素分析
1.1 基本誤差
由測量裝置本身準確度所決定的誤差。
由于孔板流量計測得的流量是根據(jù)差壓信號間接求得的。從公式可以看出,影響測量準確度的主要因素是α、F、ε等值。必須保持α、F、ε均為恒定值,才能達到差壓和流量之間有恒定的對應關系。但在實際生產中,α、F、ε都與某些因素有關,特別是流量系數(shù)α,它是一個影響因素復雜,變化范圍大的重要系數(shù),如果在測量過程中不能保證α為恒定值,則測量誤差將會較大。
從資料和實驗證明,流量系數(shù)α值與取壓點位置、孔板的開孔截面積和管道截面積比(m=d2/D2)、雷諾數(shù)、管壁粗糙度、孔板入口邊緣尖銳度有關。
1.2 附加誤差
在流量計的安裝和使用過程中,沒有嚴格遵守技術要求和設計所提供的數(shù)據(jù)而找成的誤差。這種誤差的大小是無法估計的。但是通過對造成誤差因素的分析,可以將誤差降低。孔板流量測量系統(tǒng)安裝使用時,必須符合下列技術要求:
①孔板安裝時,他的開孔中心和管道中心軸線同心,而且它的端面與管道軸線垂直;
②孔板上、下游側取壓孔軸線符合距孔板上、下游端面的距離為25.4±0.8mm的要求;
③取壓孔的軸線應與孔板上下游側2D測量管長度的內圓柱的軸線垂直,取壓孔的軸線與孔板兩端面向外傾斜角的夾角不大于3度。取壓孔直徑不應大于0.08D;
④孔板安裝需要前后直管段,直管段的長度與孔板上游側局部阻力件的形式和直徑比β有關。
⑤差壓信號管路的安裝:孔板節(jié)流裝置安裝于現(xiàn)場嚴酷的工作場所,在長期運行后,無論管道或節(jié)流裝置都會發(fā)生一些變化,如堵塞、結垢、磨損、腐蝕等。檢測件是依靠結構形狀及尺寸保持信號的準確度,因此任何幾何形狀及尺寸的變化都會帶來附加誤差。麻煩的是,測量誤差的變化并不能從信號中覺察到,因此定期檢查檢測件是必要的。可以根據(jù)測量介質的情況確定檢查的周期。
2 提高計量精度的途徑分析
天然氣流量測量精度與孔板和取壓裝置,管道條件、安裝質量、天然氣質含量等多種因素有關。當這些因素發(fā)生變化時,所涉及的參數(shù)也隨之發(fā)生變化。所以,為了保證測量精度,必須嚴格執(zhí)行有關標準,確保節(jié)流裝置的安裝質量。
2.1 選好節(jié)流裝置
要提高測量精度,要適當?shù)臎Q定節(jié)流裝置的孔徑,管徑和流量計測量。在計量管內徑比(D)不變時,截面比(m)越小測量精度越高;m不變時,D越大測量精度越高??梢栽诒WC經節(jié)流裝置的天然氣雷諾數(shù)大于臨街雷諾數(shù),其流量系數(shù)恒定前提下,增大D而減小m,有利于提高測量精度。
2.2 調整計量儀表
計量工作還必須適應經常性的氣量調節(jié)的情況,在增大或減小計量時,為了滿足測量精度的要求,可以:①在m為0.1~0.3范圍內,更換孔板以改變壓差,滿足壓力計范圍50%~90%要求;③并聯(lián)不同規(guī)格的差壓計;④并聯(lián)或更換不同管徑的節(jié)流裝置;⑤對氣量變化幅度和頻率大的“調節(jié)氣源”和用戶,使用高級型孔板
閥可以獲得較好的測量效果。
2.3 管道
計量管長度、直管、圓度和內表面粗糙度等都有嚴格的技術要求。當計量最小長度不能滿足標準要求時,會給流量結果帶來偏差。其大小與孔徑比β和雷諾數(shù)有關,所以必須在孔板前面的直管上安裝整流器,才能保證計量精度。
2.4 節(jié)流裝置的安裝
孔板入口端面必須與管道軸線垂直,其偏差不能超過1°。安裝孔板時要注意裝入管道的方向,嚴禁反裝,必須符合標準對不同軸度公差的要求。法蘭、孔板與取壓裝置之間的密封墊片厚度不得犬于0.03D。墊片的安裝不得安入直管段內或取壓裝置內腔,不得擋出取壓口及引起取壓位置的改變。
3 天然氣計量輸差控制的具體措施分析
3.1 附加計算誤差
雙波紋管差壓計是一種瞬時流量計,接GB2624—81標準要求,在測量時間內測量參數(shù)差壓hW和溫度t應保持穩(wěn)定不變才能保證流量測量精度。但由于多種原因,差壓計流量卡片上記錄曲線大都是波動的,采用大平均法人工計算流量帶來的誤差叫附加計算誤差,它并不能代表瞬時流量的積分值,與實際流量是有誤差的。這時可以采取以下方法進行修正:①加裝穩(wěn)定壓裝置,為了保證計量精度,消除附加計算誤差,在節(jié)流裝置前應加裝調壓器,以保持氣體壓力基本穩(wěn)定,應可保持一個參數(shù)穩(wěn)定避免引起附加計算誤差;②采用壓力、溫度自動補償積算器,能自動將變化著的靜壓力P、溫度T和差壓hW積入積算器進行計算,求出每一時刻瞬時流量并自動累計顯示流量,從而克服大平均法所帶來的附加計算誤差;③搞好站場調壓以使流量計靜壓保持基本穩(wěn)定。
3.2 消除脈動流的影響
管道中氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化,造成脈動流,節(jié)流裝置上出現(xiàn)明顯的脈動流時可能產生較大的誤差,為了獲得準確的計最,可采用下列方法消除脈動流的影響:①采取控水采氣,保持氣井在不產地層水的條件下生產,消除引起差壓波動的脈動源;采用高效分離器,加強氣水分離,及時排除管道積液;對積存在計量管段、導壓管、流量計高低壓波紋室中及管道中的凝析液及時吹掃或清管;②試驗證明,采取控制計量管段下流閥的方法,抑制脈動流效果很好。在控制下流閥時,只要靜壓指針上升1~2格,差壓的脈動幅度就會減少80%~90%,實踐證明,控制下流閥,對各脈動源引起的差壓波動都有抑制作用;③為了減少脈動現(xiàn)象,可在測量管段前加裝緩沖罐,可儲存和釋放氣體的能量,有效地平抑各種脈動源引起的差壓波動。也可設置專門的脈動衰減器;④對于同一條計量管道,若要提高差壓、就要降低孔扳直徑,使孔比β降低,為了使差壓和孔徑比都要提高,必須相應減小計量管管徑;⑤在流量點前入口處加裝調壓閥,穩(wěn)定輸出壓力,可有效地減少脈動現(xiàn)象對計量精度的影響。如有可能,采用綜合治理辦法消除脈動現(xiàn)象,效果會更好。
除上述措施外,還要注意強化管理提高天然氣計量的標準,并盡可能的采用先進的天然氣計量技術,以提高計量精度,從而減少輸差。
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