本文從孔板流量計流量積算儀的計量參數管理、校驗和參數補償等方面，分析了計量過程中誤差產生的原因，并且針對存在的問題提出解決措施。

 

　　1 概述

 

　　孔板流量計是目前應用***廣，技術成熟的流量計。流量積算儀做為孔板計量的***終處理單元，對天然氣計量中誤差的影響尤為重要。

 

　　天然氣孔板流量積算儀誤差主要分為：一是計量參數引入的誤差；二是流量補償引入誤差；三是氣體組分參數等引入誤差 。

 

　　2 誤差產生的原因

 

　　2.1 計量參數

 

　　孔板是孔板流量計的關鍵部件，直接影響流出系數，對系統的準確度影響較大，必須加以修正。

 

　　2.1.1孔板尖銳度修正

 

　　（1）存在問題。孔板在使用過程中，被天然氣侵蝕，入口尖銳度變化，影響流出系數。為確保計量的準確性，在積算系統中需進行修正，依據為孔板使用年限。孔板使用年限不同，在同等工況下，比實際流量偏低，按孔板***長使用年限 10 年計，可偏低 10%。

 

　　（2）孔板尖銳度的修正。若發現肉眼可見的劃痕、沖蝕和撞擦傷等缺陷，建議更換新孔板。如無新孔板更換，應對原孔板開孔直角入口邊緣的尖銳度（rk）進行實測或者粗略修正。之后，根據孔板尖銳度和孔板開孔直徑的比，來選擇尖銳度修正系數，從而直接對流出系數直接修正。

 

　　( 式 1）孔板1.jpg

 

　　式中，t- 為孔板使用年限。

 

　　2.1.2 孔板開孔直徑的修正

 

　　孔板開孔直徑是在標準狀況下所得，當現場溫度較高時，考慮到膨脹系數，孔板孔徑值將變化，

 

　　造成孔板實際大小與系統參數不一致。在部分積算系統中，沒考慮溫度原因造成的孔板開孔直徑的補償，從而引進了計量附加誤差。同等材質的孔板，溫度越高，計量誤差也就越高，造成的計量數據比實際產量要低。

 

　　孔板開孔直徑溫度補償積算公式：

 

　　（式 2）

 

　　孔板2.jpg

 

　　2.2流量補償引入誤差

 

　　2.2.1積算儀補償引入誤差

 

　　流量補償是指在清洗孔板等操作過程中，對現場信號中斷流量漏失的補償。

 

　　補償方式有兩種：一是人工補償，二是系統補償。系統補償根據時間劃分為三種：一是前補償，二是后補償，三是前后補償。前補償、后補償適用于供氣穩定的計量點，前后補償適用于供氣不穩定的計量點。

 

　　在用部分流量積算系統未根據供氣類型，選擇補償方式。以某外銷點為例，從一年的孔板清洗記錄分析，孔板清洗前后，氣體流量的差別達到了 2.6%。如果采用前補償的方式，造成了流量積算系統累積產量比實際產量偏低。

 

　　2 .2.2 積算儀補償系數引入誤差

 

　　孔板清洗期間，由于無阻流件，流量是要增加的，流量增加的幅度與孔板的孔徑、管線運行壓力都有關系。通過兩套并聯計量裝置試驗，瞬時流量增加幅度在 30％～ 40％。

 

　　目前而言，行業內對流量補償系數無相應的參照值，系統補償系數可在 1.0 ～ 1.6 之間修改。補償系數的不確定，為系統引入誤差，且隨孔板清洗的頻率和時間而增加。

 

　　3 校驗及修正

 

　　流量積算系統的校驗包括：通道信號轉換誤差校驗、流量積算相對誤差校驗和流量積算回路合成誤差校驗。

 

　　3.1 轉換誤差校驗

 

　　通道信號轉換誤差校驗，是對安全栓、隔離器及采集卡等端子柜內設備進行校驗。每一通道的信號轉換誤差（A\D 轉換、軟件信號轉換以及隔離器等）不超 ±0.2%。

 

　　校驗方法：

 

　　包括上、下行程，每行程平均取 5 個點，改變電壓信號至各校驗點，讀取積算機顯示，之后算出通道轉換誤差：

 

　　孔板3.jpg

 

　　3.2 相對誤差校驗

 

　　流量積算相對誤差的進行應在通道校驗合格后進行，且標準和被檢積算儀參數一致。積算系統的流量相對誤差不超 ±0.25%。同時給標準和被檢流量積算儀一組溫度、壓力和差壓信號，根據二者流量數據的差異來計算流量相對誤差。校驗點至少包括溫度 1 個點、壓力 2 個點、差壓 3 個點。

 

　　孔板4.jpg

 

　　3.3 合成誤差校驗

 

　　流量積算系統各組成儀表、流量積算儀等單體校驗合格后，方可進行系統回路合成誤差校驗，即聯校。分別在溫度、壓力和差壓變送器加載響應信號，進行上下行程校驗，每行程不少于 5 個點，校驗點盡量均勻，讀取顯示值和理論值。

 

　　孔板5.jpg

 

　　式中，

 

　　△ Sn——各校驗點合成誤差；As——各校驗點實際輸出值 ；A——各校驗點理論輸出值 ；S——變送器量程。

 

　　3.4 誤差分析

 

　　通道信號轉換誤差、流量積算相對誤差和流量積算回路合成誤差的側重點不同，前者側重于 A/D 轉換器、隔離板和積算軟件等誤差的綜合分析。該誤差可以和回路合成誤差同時進行，若回路的聯校誤差在誤差容許范圍之內，可不進行該誤差的校驗。中者側重于流量程序的驗算誤差，包括計量參數管理、壓縮因子、真實相對密度的計算等。后者包含現場儀表和通道信號轉換誤差兩部分，是一個綜合誤差，該誤差***為關鍵。

 

　　4 建議

 

　　（1）制定計量積算系統校驗規范，明確校驗內容、誤差積算方法等，對計量系統特別是外銷計量管理規范化。

 

　　（2）制定流量積算軟件考核程序，明確計量參數設定等功能，建立軟件驗證機制，降低由于人為問題，造成的流量軟件層次不齊。

 

　　（3）對關鍵或氣源復雜計量點，安裝氣相色譜儀錄取實時物性參數；無條件計量點，可適當調節取樣周期，及時修改組分，提高計量準確度，防止糾紛發生。