提高孔板流量计计量精度的研究

由油井计量分离器分离出的天然气由于分离 不净含有油污，属脏污介质；计量分离器常有气 路跑油现象，造成管线内积液；天然气流量不稳 定并随时间周期性地大幅度变化，属脉动流体， 上述特点给天然气计量仪表的设计选型、使用维 护及准确计量带来较大困难。目前，在油田单井、 分队、自用气及外输气交接计量中较多应用孔板 流量计。影响孔板流量计计量准确的因素很多， 笔者从孔板的技术原理、孔板的管理及孔板安装 使用条件等方面结合实际情况进行了分析。

1孔板流量计工作原理

孔板流量计是根据安装在管道中的孔板产生 的差压，已知流体条件和孔板与管道的几何尺寸 来测量流量。它由孔板、差压变送器和流量显示 仪组成。当流体流经设置在管道中的节流件（孔 板）时，流束将在节流件处形成局部收缩，此时 流速增大，静压降低，在孔板前后产生差压；流 量愈大，差压愈大，因而可根据差压来衡量流量 的大小。这种测量方法以流动连续性方程（质量 守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）为基 础。天然气标准体积流量计算公式如下：

Qn^A_gCEd²F_GeF_zF_T /P^AP    (1)

式中：Qn——标准状态下天然气体积流量，m3/s；Ag——秒计量系数，视采用计量单位而定;

C——流出系数；E——渐进速度系数；d——孔板 开孔直径，mm; Fg——相对密度系数；e——可 膨胀性系数；Fz——超压缩因子；Ft——流动温 度系数；A——孔板上游侧取压孔气流绝对静压，MPa；Ap——气流流经孔板时产生的差压，Pa。

2孔板流量计仪表特点

孔板流量计得以广泛使用，是因为它具有以 下优点：节流装置结构简单，安装方便，工作可 靠，有一定的准确度，能满足一般工程测量和贸 易计量的需要；使用历史悠久，有丰富可靠的实 验数据，设计加工已标准化，只要按标准设计、 加工、安装、检验和使用，勿需进行实测标定， 也能在已知的不确定度范围内进行流量测量[3]。

3影响孔板流量计准确计量的因素

通过现场多年使用和维护孔板流量计，发现 仪表在运行中普遍存在以下几个问题：

1)采用传统孔板流量计测量，存在测量范围 窄（最大为1: 3.5)、测量精度低、在气体流量波 动范围大时需更换不同的孔板元件等缺点。

2)秋冬春三季，天然气中含水、原油及一些 颗粒杂质，容易使差压计导压管路堵塞或阻塞，从 而不能准确反映节流装置产生的真实差压信号[5]。

3)由于天然气气液分离效果不好，在导压管 路中及差压计的正负压力室产生积水、积油等现 象，使差压计产生液位附加误差造成计量不准。