管道空氣流量計在氣（qì）田生產（chǎn）中（zhōng）使用情況與計（jì）量問題分（fèn）析（xī）

某氣田氣質特殊，高（gāo）含硫化氫（qīng）和二氧化碳，硫化氫平均體積分數1s. 16%，二氧化碳（tàn）平均體積（jī）分數8. 64%，對含酸性氣體的天然氣流（liú）量準確計量難度很大‘。天然（rán）氣流量計量是（shì）企業生產和經營管理中的一項重要的技術基礎（chǔ）工作，準確計（jì）量不但能公平地進行貿易結算，而且能指導改進（jìn）生產工藝，提高產品質量，降低（dī）產品生產成本。某氣田集輸係統采用保濕混輸工藝，選用標準管道空氣流量計進（jìn）行計量z一5。在氣田投產初期，存在計量不（bú）穩定及（jí）偏差較大的問題。筆者從高級孔板（bǎn）閥選材（cái）、流量計計算機選擇和連接部件設（shè）計3方麵介紹了管道空氣流量計在某氣田的應用，*後通過軟件和硬件分析了流量計量誤差產生的原因，提出了正確設置流量計算參數、定期清（qīng）洗孔（kǒng）板閥、五閥組和引壓管路等改進措施（shī）。實踐證明，這些措施可以有效解決某氣田流量誤差問（wèn）題。
該氣田是迄今為止中國規模*大、豐度*高（gāo）的特大型（xíng）整裝海相氣田之一。氣田的氣質特殊，屬高含硫化氫和二氧化碳，硫化氫含量15.16%，二氧（yǎng）化碳含量（liàng）8.64%。氣田在天（tiān）然氣外輸計量中（zhōng）選用的流量計量儀表采用的是高級管道空氣流量計。管道空氣流量計在測量氣體方麵有很大的優勢，是（shì）一種性能好（hǎo），使用方便的測量裝置。廣泛地應用於工業中，在測量氣體、蒸汽以及液體（tǐ）的流量方麵有很大的造詣，這種儀器結構穩定簡單、維修起來（lái）方便，性能十分穩定。這是產品的簡單特點，接（jiē）下（xià）來我們詳細介紹產品的特點。
*先，管道空氣流量計是一種方便的裝（zhuāng）置，結構（gòu）簡單容易複製，簡單而（ér）又十（shí）分牢固（gù），性能穩定可靠，不必擔心（xīn）中途會出現什麽巨大的差池和問題，並且，管道空氣流量計的壽命（mìng）長，價格低廉，性價比非常高。
其次，管（guǎn）道空氣流量計的應用之廣泛超乎人的想象，可以測量天然氣、空（kōng）氣、氮（dàn）氣、氧氣（qì）等氣（qì）體，很多工業中都使用（yòng）管道空氣流量計來測量，可見其（qí）廣泛性，並且這種裝置容易投入使用，並不需要十分複雜的校準就（jiù）能（néng）簡單（dān）地（dì）投入使用（yòng）。管道空氣（qì）流量計在測量時需要與差壓變送器配套使（shǐ）用。
本文說（shuō）明管道空氣（qì）流量（liàng）計在普光氣（qì）田的使用情況，並針對（duì）存在的計量問（wèn）題進行了分析。
1.計量原理及特（tè）點
計量原理
標準管道空氣流量計的計（jì）量原理為:基於流體流動的節流原（yuán）理，以能量守衡和（hé）流動連續性方程為基礎，利用流體流經標準孔板時在其前、後產生壓差，通過（guò）測量壓差的大小就可以間接地知道流量的大小。在標（biāo）準狀態下天然氣流量的實用計算公式為:    

式中（zhōng），、為標準狀態下天然氣體積（jī）流量，m; /s;  A,為秒計量係數，視采用計量（liàng）單位而定，此處（chù）A=311 794 x 10 -6;  C為（wéi）流出係數;E為漸近速度係數;d為孔板直（zhí）徑，mm;  F}為相（xiàng）對密度係數;。為可（kě）膨脹係數;F:為（wéi）超壓縮（suō）因子;F:為流動溫度係數;P，為孔板上遊側取壓孔氣流絕對靜壓，Pa;0P為氣流流經孔板時產生的壓差，Pao
1.2結構及特點  
標準管道空氣流量計結構如圖1所（suǒ）示，包括節流元件(標準（zhǔn）孔板及其取壓裝置)、傳輸壓差信號的（de）引壓管路、閥（fá）門以及差壓計等部分。標準孔板是壓差測量時（shí）的一次元件，人們利用它在管道內使流體產生壓差，再通過引壓管路把孔板前、後產生（shēng）的壓差傳送給差壓變送器，再輸人到二次儀表，從而顯示出管道內（nèi）流體的靜壓、壓差、瞬時流量（liàng）和累計流量等計量參（cān）數。

標準管（guǎn）道空氣流量計有以下（xià）特點:①高級孔板閥結構簡單（dān），應（yīng）用技術成熟，容易掌握;②適應性強，可實現在線更換、清洗和檢查孔（kǒng）板;③性能穩定可靠，使用壽命長;④孔板為標準節流元件，不需要（yào）標（biāo）定。存在的缺點主（zhǔ）要有:①量程比較小;②壓力損失較大;③受影響因素較多，不確定度大;④對前、後直管段要求高。
2標準管道空（kōng）氣流量計在某（mǒu）氣田（tián）的應用    
某氣田集氣站外輸計量和集氣總站外輸（shū）總計量選用的流（liú）量計量儀表均為高級孔板閥流量計，由高級孔板閥、流量計算機及過程連接部件3部分組成。由於（yú）某氣（qì）田介質為高含（hán）硫化氫天然（rán）氣，且集輸工藝采用保（bǎo）濕混（hún）輸工藝，天然氣中含水和（hé）單質硫（liú），相對於常（cháng）規天然氣計量，標（biāo）準管道空氣流量計在普光氣田（tián）的應用中有其本身的特點。
2. 1高級孔板閥的選材   
某氣（qì）田酸氣外（wài）輸采用的是丹尼（ní）爾（ěr）高級孔板閥，以法蘭取壓標準孔板作為流量檢（jiǎn）測元件。閥體（tǐ）由上、下2部分組成，中間滑閥連通或切斷，設（shè）有密封脂注（zhù）人機構，下閥腔與孔板上遊連通（tōng）。當（dāng）孔（kǒng）板閥正常工作時，滑閥關閉，下閥腔壓（yā）力與上遊管內壓（yā）力相等，上閥腔壓力與大氣壓力相等，在上（shàng）、下閥腔之間產生較大的壓力差，此壓力差作用在滑閥下方，從而增強（qiáng）其密封性。孔板閥底部設有排汙閥（fá），用於定期吹（chuī）掃排除閥內汙（wū）物。上閥腔亦設置有放（fàng）氣孔，可排出（chū）上閥腔內介質。孔板閥可（kě）實現在線更換、清洗和檢查孔板，其操作也靈活方便（biàn）。   
為保證在某高含硫化氫工況下高級孔（kǒng）板閥的性能滿足要求，並（bìng）確保其使用壽命和安全生產，高級孔板閥上（shàng）、下腔間的密封件采用全硬密封結（jié）構，閥板和閥座均采用316L材質，標準孔板片（piàn）采用（yòng）In-conel 625材質，可有效（xiào）防止硫化物應力開裂和氫致開裂。
2. 2流量計算機選擇    
對於高含硫化氫氣田來說，一個重要的原則就（jiù）是盡量減少動靜密封點，從而降低泄漏風險。某（mǒu）氣田（tián）地麵集輸係統選用的流量（liàng）計算機為艾默生的FLOBOSS103流量（liàng）計算機，集成壓（yā）差、靜壓雙變量變送器、RTD溫度變送器和流量計算功能於一體。FLOBOSS103檢測孔板兩側壓差（chà）及管道（dào）靜壓，並通過Pt100熱電阻采集（jí）流體溫度，可以就地顯示這些測（cè）量值，同時也可通過標準（zhǔn）的MODBUS RTU協議和RS485通信接口將參數值傳給站控SCADA係統。可以接收上位機控（kòng）製係（xì）統下載的（de）氣體組分信息，也可由（yóu）MODSCAN犯軟件通過串口通信向FLOBOSS103內寫人氣體（tǐ）組分信息，還（hái）可通過配置軟件ROCLINK 800人工輸人組分信息。   
雙變量變送器(DVS)采用成（chéng）熟可靠的羅斯蒙特電容元（yuán）件技術測量壓差。同時利用壓阻和矽傳感器技術檢測靜壓，測量的（de）過程（chéng）值精確、穩定和可重複性好（hǎo）。其專用微處理器使（shǐ）用存儲在永久存儲器中的特征化數據對原（yuán）始傳感器信號進行線性化（huà）和校正。讀數存儲於FLOBOSS103的內部模擬輸人點中，通（tōng）過中斷的方式向變送器的（de）處理器發送數據。RTD溫度變送器采用（yòng）鉑電阻Pt100來采集現場（chǎng）流體溫度，測量範圍為一40一240℃，準確度等級為1 0. 2℃。
2. 3過程連（lián）接（jiē）部（bù）件   
過程連接部件主要是（shì）指2個1 /4NPT的取（qǔ）壓閥、五閥組以及引壓管路。雙變量變送器(DVS)底部采用NPT內螺紋連接孔（kǒng）板上的引壓管。上、下遊管線通常連接到孔板的高、低壓側（cè）。由於連接部件均為長期接觸高含硫化氫天然氣的部件，且天然氣（qì）為（wéi）濕氣，故不同於一般的天然（rán）氣計量場合。普光氣田（tián）現場的取壓閥、五閥組和引壓管均采用哈氏（shì）合金材質，且連接部件的孔徑較大（dà），如引壓管路內徑為12 mm，以防止沉（chén）積的單質硫等雜質（zhì）堵塞引壓管路。
3誤差分析    
某氣田實（shí）際生產中（zhōng），天然氣外（wài）輸計量采用的標準（zhǔn）管道空氣流量計存在計量不穩定、讀數偏差較（jiào）大等問題，各集氣站場的天然氣外輸計量總和與集氣總站分線外輸總計量存在輸差問題。針對這一實際情況，從軟件和硬件2方麵展（zhǎn）開分析。
3. 1軟件問題產生的計量數據誤差   
采用（yòng）標準管道空氣流量計（jì）測量天然氣流量，其流量值（zhí）與天然氣（qì）組分、壓差、壓力和（hé）溫度等參數（shù）有關。流量測量係統若未能嚴格按計量標準要求配置相應的測量儀表，流量計算時氣（qì）體壓力、溫度和天然氣組分的變化未能得到完全（quán）補償（cháng），則會造成流量計準確度（dù）下降，形成測量誤差。檢查某氣田現（xiàn）場使用的流量計算機計算軟件，其符合**標準，測量係統完全滿（mǎn）足標準管道（dào）空氣流量計（jì）計量標準，其測量誤差基本可以忽（hū）略不（bú）計，所以（yǐ）在（zài）采用的計量標準方（fāng）麵，某氣田現場使用標準管道空氣流量計符合要求（qiú），不是產生誤差的原因。   
標準孔板測量是通（tōng）過節流取壓（yā）差，引壓管高壓側為靜壓，軟件根據靜壓、壓差、溫度、氣體組分、孔板孔徑和管徑等參數計算流量計值。在軟件中可以對這些（xiē）參（cān）數進行（háng）設置，若其中有一（yī）個參數不準確，都（dōu）會引起流（liú）量不準確。現場通（tōng）過流量計配置軟件檢查各流量計參數的配置情況，設置值均與現場（chǎng）實際情況相符。同時，根據現場采集到（dào）的溫度、壓力、壓差及軟件中配置的管徑、孔徑等參數，然後根據國際計量（liàng）標準AGA8氣體壓縮（suō）因子計算方式計算出的流量與流（liú）量計測量值非常接（jiē）近，若以（yǐ）上有任何（hé）參數設（shè）置不正確（què），就會造成氣體計量不準（zhǔn）確4-5。隨著高含（hán）硫氣田的開發，氣體中（zhōng）硫化氫含量不斷增加，造成氣體計量（liàng）誤差不（bú）斷增大，通過及時更新氣體組分數據，基本保證了氣體流量計量的準確性。
3. 2硬件（jiàn）問題產生的計量數據誤（wù）差   
現場生產實踐（jiàn）表（biǎo）明，標準管道空氣流量計會因為標準（zhǔn）孔板、五（wǔ）閥組、引壓管路等硬件出現異常，導致流量計量不（bú）準確，下麵分別進行分析。
3. 2. 1標準孔板   
對孔板（bǎn）進行研究後發現（xiàn），某氣田生產現場85%以上的標準孔板均受到了不同程度的刮傷、變形，觀察（chá）上、下遊直管段，管道內壁沉積了大量的（de）單質（zhì）硫，導（dǎo）板周圍出現腐蝕、碳化，且有雜質附著。   
某氣（qì）田（tián）現場作（zuò）業較多，關井之後（hòu）重新開井的過程比較迅速（sù），造成孔板受天然（rán）氣的（de）強力衝蝕或（huò）機械磨損（sǔn）而產生劃傷、變形，孔板的光潔度下降，人口的尖銳程度變圓，使其圓弧半徑不能滿（mǎn）足標準要求，使得（dé）計量（liàng）數據比實際流量偏低;高級孔（kǒng）板閥（fá）和直管段內部附著單質硫之（zhī）後，氣體不能形（xíng）成穩定的（de）牛（niú）頓流體，造成計量誤差;孔板在天然氣衝擊過程中，不同程度地產生了偏心，同時導板周圍出現的腐蝕、碳化和雜質沉澱等因素，也會嚴重影響流量計量（liàng）的（de）準確性。通過嚴格執行操作規程，按照操作步驟（zhòu）平穩操（cāo）作，確定開井方式;同時定期清洗（xǐ）孔（kǒng）板閥、計量直（zhí）管段（duàn）等方式（shì）可以有效解決上述問題。普光氣田集氣站氣體流量計量不準確，誤差很大，通過（guò）拆（chāi）卸高級孔板閥和直管段，發（fā）現內部有許多單質硫沉積（jī）。清洗高級孔板閥和直管段後，氣體流（liú）量恢複正常。
3.2.2五閥組（zǔ）   
在生產過程中（zhōng），需要定時對管道空（kōng）氣流量計進行排汙。通過對（duì）五閥組進行解（jiě）體檢（jiǎn）查，發現（xiàn）內部存在單質硫等雜質，造成五（wǔ）閥組中的平衡閥（fá）關不嚴（yán），形成內漏，影響管道空氣流量（liàng）計的（de）上、下遊取（qǔ）壓，導致壓差（chà）信號（hào）變小，儀表計（jì）量偏低。此類問題（tí）可通過清洗或更換新的五閥組得以解決。
3.2.3儀表引壓（yā）管路   
某天然氣會析（xī）出單質硫（liú），單質硫在引壓管路中沉積、固化，會引起引（yǐn）壓管路堵塞，不能正常取壓，管道空（kōng）氣流量計不能及時得（dé）到正確的靜壓和（hé）壓差，從而造成計量偏（piān）差（chà）。前期在某氣田現場生（shēng）產過程中經常出現流量計示值長期不變化（huà）的情況。對此，采取（qǔ）在管道空氣流量計引壓管線、五閥組等部位安裝電伴熱裝置（zhì）的辦法，減少單質硫在引壓管路中的析（xī）出、沉積，防（fáng）止引壓管路堵塞。同時定期對引壓管路進行放空、清洗，確保引壓（yā）管路不堵塞（sāi）。
4結束語    
由於（yú）某氣田氣質的特殊性，前期生產過程中更多的關注在（zài）選材和防腐（fǔ）方麵，對造成計量偏差的因素估計不足，導（dǎo）致計量偏差較大;後期（qī）采取設（shè）定正確的計算（suàn）參數，定期清洗（xǐ）孔板閥、五閥（fá）組和引壓管線等（děng）措施後，圓（yuán）滿解（jiě）決了計量偏差問題。總體而言，類似某氣田（tián）的工況使（shǐ）用（yòng）標準管道空氣流量計需注意以下問題:①設定正確的（de）流量計算參數，及時修正氣體（tǐ）組分參數;②定期對標準孔板進行檢查、清（qīng）洗，發現問題（tí）後及時更換;③定（dìng）期對五閥組（zǔ）及其引壓管（guǎn）路進行排汙驗漏（lòu）檢查，冬（dōng）季氣溫下降易發生凍堵和硫沉積，需增加排汙次數。若發現五閥（fá）組及引壓管路堵塞，應（yīng）及時清洗或更換，保證其（qí）正常運行。

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