摘要:普(pu)光氣田(tian)氣質特(te)殊，高含(han)硫化氫(qing)和二氧(yang)化碳，天(tian)然氣📱計(ji)量采用(yong)标準孔(kong)闆流量(liang)計
，存在(zai)計量不(bu)穩定以(yi)及讀數(shu)偏差較(jiao)大等問(wen)題。基于(yu)
孔闆流(liu)量計
的(de)結構原(yuan)理，從孔(kong)闆閥選(xuan)材、流量(liang)計計算(suan)機選擇(ze)和☔連接(jie)部件設(she)計3方面(mian)介紹了(le)孔闆流(liu)量計在(zai)普光氣(qi)田的應(ying)用情況(kuang)，最後🐆根(gen)據軟件(jian)和硬件(jian)2方面因(yin)素，分析(xi)了流量(liang)計量誤(wu)差産生(sheng)的原因(yin)，并據⁉️此(ci)提出了(le)正确設(she)置計量(liang)參數、定(ding)期清洗(xi)孔闆閥(fa)、五閥組(zu)和引壓(ya)🍓管路等(deng)改進措(cuo)施。這些(xie)措施對(dui)解決高(gao)💞含碗氣(qi)田計量(liang)問題具(ju)有一定(ding)的指導(dao)意義。
0引(yin)言
普光(guang)氣田氣(qi)質特殊(shu)，高含硫(liu)化氫和(he)二氧化(hua)碳，硫化(hua)🈲氫👣平均(jun)🐉體積分(fen)數15. 16%，二氧(yang)化碳平(ping)均體積(ji)分數8.64%，對(dui)含酸❌性(xing)氣體的(de)⚽天然氣(qi)流量準(zhun)确計量(liang)難度很(hen)大[1]'。天然(ran)氣流量(liang)計🏒量是(shi)企業生(sheng)産和經(jing)營管理(li)中的一(yi)-項重 要(yao)的技術(shu)基礎工(gong)作，準确(que)計量不(bu)但能公(gong)平地進(jin)行貿易(yi)結算，而(er)且能指(zhi)導改進(jin)生産工(gong)藝，提高(gao)産品質(zhi)量♍，降低(di)産品生(sheng)📐産成本(ben)。普光氣(qi)田👄集輸(shu)系統采(cai)用♋保濕(shi)☔混輸工(gong)藝，選用(yong)标準孔(kong)闆⁉️流量(liang)計進行(hang)計量分(fen)方數在(zai)氣田投(tou)産初期(qi)，存在計(ji)量不穩(wen)定及🐇偏(pian)差較大(da)的問題(ti)。從孔🎯闆(pan)閥選材(cai)、流量計(ji)計算機(ji)選擇和(he)連接部(bu)件設計(ji)3方面介(jie)紹了孔(kong)闆流量(liang)計在普(pu)光氣田(tian)的應用(yong)，最後通(tong)過軟件(jian)和硬件(jian)分析了(le)流量計(ji)量誤差(cha)産👈生的(de)🌈原因，提(ti)出了正(zheng)确設置(zhi)流量計(ji)算參數(shu)、定期清(qing)💃洗孔闆(pan)閥、五閥(fa)組和引(yin)壓管路(lu)等改進(jin)措施。實(shi)踐證明(ming)，這些措(cuo)施可以(yi)有效解(jie)決普光(guang)氣田流(liu)量誤差(cha)問題。
1計(ji)量原理(li)及特點(dian)
1.1計量原(yuan)理.
标準(zhun)孔闆流(liu)量計的(de)計量原(yuan)理爲:基(ji)于流體(ti)流動的(de)節流原(yuan)理，以能(neng)量守衡(heng)和流動(dong)連續性(xing)方程爲(wei)基礎，利(li)用流體(ti)流經🛀🏻标(biao)準孔闆(pan)💔時在其(qi)前、後産(chan)生壓差(cha)，通過測(ce)量壓差(cha)的大小(xiao)就可以(yi)間接地(di)知道流(liu)量的大(da)🏃♀️小。在标(biao)準狀态(tai)下天然(ran)氣流量(liang)的實用(yong)計算公(gong)式爲⭐:
式(shi)中，q爲标(biao)準狀态(tai)下天然(ran)氣體積(ji)流量，m3/s; A,爲(wei)秒計量(liang)系數💃，視(shi)采用計(ji)量單位(wei)而定，此(ci)處A. =311 794x10-6; C爲流(liu)出系數(shu); E爲漸近(jin)速度系(xi)數; d爲孔(kong)闆直👄徑(jing)，mm; Fc 爲相對(dui)密度系(xi)數; ε .爲可(ke)膨脹系(xi)數; Fz爲超(chao)壓縮因(yin)子; Fr爲流(liu)動溫度(du)系數; P:爲(wei)孔闆上(shang)遊側取(qu)壓孔氣(qi)流絕對(dui)靜壓，Pa;Ap爲(wei)氣流流(liu)經孔闆(pan)時産生(sheng)的壓差(cha)，Pa。
1.2 結構及(ji)特點
标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)結構如(ru)圖1所示(shi)，包括節(jie)流元件(jian)(标🏃🏻準孔(kong)闆及🔴其(qi)取壓裝(zhuang)置)、傳輸(shu)壓差信(xin)号的引(yin)壓管路(lu)、閥門以(yi)及差壓(ya)🈲計等部(bu)分。标準(zhun)孔闆是(shi)壓差測(ce)量時的(de)一次元(yuan)件， 人們(men)利用它(ta)在管道(dao)内使流(liu)體産生(sheng)壓差，再(zai)通過引(yin)壓管路(lu)把孔闆(pan)前、後産(chan)生的壓(ya)差傳送(song)給
差壓(ya)變送器(qi)
，再輸人(ren)到二次(ci)儀表，從(cong)而顯示(shi)出管道(dao)内流體(ti)的靜壓(ya)、壓差、瞬(shun)時流量(liang)和累計(ji)流量等(deng)計量參(can)數。
标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)有以下(xia)特點:①孔(kong)闆閥結(jie)構簡單(dan)，應用技(ji)術成熟(shu)，容易掌(zhang)握;②适應(ying)性強，可(ke)實現在(zai)線更換(huan)、清洗和(he)檢查孔(kong)闆;③性能(neng)穩定可(ke)靠，使用(yong)壽命長(zhang);④孔闆爲(wei)标準節(jie)流元件(jian)，不需要(yao)标定。存(cun)在的缺(que)點主要(yao)有👌:①量程(cheng)比較♻️小(xiao);②壓力損(sun)🐇失較大(da);③受影響(xiang)因素較(jiao)多，不确(que)🔅定度大(da);④對前、後(hou)直管段(duan)要求高(gao)。
2标準孔(kong)闆流量(liang)計在普(pu)光氣田(tian)的應用(yong)
普光氣(qi)田集氣(qi)站外輸(shu)計量和(he)集氣總(zong)站外輸(shu)總計♍量(liang)🏃選💜用💋的(de)慌量鍾(zhong)量儀表(biao)均爲孔(kong)闆閥流(liu)量計，由(you)孔闆閥(fa)、流量計(ji)算機及(ji)過程㊙️連(lian)接部件(jian)3部分組(zu)成。由于(yu)普光氣(qi)田介質(zhi)爲高含(han)🚶硫化氫(qing)💋天然氣(qi)，且集輸(shu)工藝🈲采(cai)用保濕(shi)📐混輸工(gong)藝，天然(ran)氣中🔴含(han)水和單(dan)質硫，相(xiang)對于常(chang)規天然(ran)氣計量(liang)，标準孔(kong)闆流量(liang)計✔️在普(pu)光氣田(tian)🐆的應用(yong)中有其(qi)本身的(de)特點。
2.1孔(kong)闆 閥的(de)選材
普(pu)光氣田(tian)酸氣外(wai)輸采用(yong)的是丹(dan)尼爾孔(kong)闆閥，以(yi)法㊙️蘭取(qu)壓标準(zhun)🐕孔闆作(zuo)爲流量(liang)檢測元(yuan)件。閥體(ti)由上、下(xia)2部分組(zu)成，中間(jian)滑閥⛹🏻♀️連(lian)通或切(qie)斷，設有(you)密封脂(zhi)注，人機(ji)構，下🔞閥(fa)腔與孔(kong)闆上🏃🏻遊(you)連通。當(dang)孔闆閥(fa)正常工(gong)作時，滑(hua)閥關閉(bi)，下閥腔(qiang)壓力與(yu)上遊管(guan)内壓力(li)相等，上(shang)閥腔壓(ya)力與大(da)氣壓力(li)相等，在(zai)上、下閥(fa)腔之間(jian)産生✏️較(jiao)大的壓(ya)力差，此(ci)壓力差(cha)作用在(zai)滑閥下(xia)方，從而(er)增強其(qi)密封性(xing)。孔闆閥(fa)底部⭕設(she)有排污(wu)👄閥，用于(yu)定期吹(chui)掃排除(chu)閥内污(wu)物。上閥(fa)腔亦設(she)置有放(fang)氣孔，可(ke)排出上(shang)閥腔内(nei)👈介質。孔(kong)闆閥可(ke)實現在(zai)線更換(huan)、清洗和(he)檢查孔(kong)闆，其操(cao)作也靈(ling)活方便(bian)。爲保證(zheng)在普🏃光(guang)高含硫(liu)化氫工(gong)況下孔(kong)闆閥的(de)性能滿(man)足要求(qiu)，并确保(bao)其使用(yong)壽命和(he)安全生(sheng)産，孔闆(pan)閥上、下(xia)腔間的(de)密封件(jian)采用全(quan)硬密封(feng)結構，閥(fa)闆和閥(fa)座均采(cai)用316L材質(zhi)，标準孔(kong)闆片采(cai)用In-conel625材質(zhi)，可有效(xiao)防止硫(liu)化物應(ying)力開裂(lie)和氫緻(zhi)開裂。
2.2流(liu)量計算(suan)機選擇(ze)
對于高(gao)含硫化(hua)氫氣田(tian)來說，一(yi)個重要(yao)的原則(ze)就是🥵盡(jin)量減少(shao)⭐動靜密(mi)封點，從(cong)而降低(di)洩漏風(feng)險。普光(guang)氣☂️田地(di)面集輸(shu)系統選(xuan)用的流(liu)量計算(suan)機爲艾(ai)默生的(de)FLOBOSS103流量計(ji)‼️算機，集(ji)成壓差(cha)☎️、靜壓雙(shuang)變量變(bian)送器、RTD
溫(wen)度變送(song)器
和流(liu)量計算(suan)功能于(yu)- -體。 FLOBOSS103檢測(ce)孔闆兩(liang)側壓差(cha)及管道(dao)靜壓，并(bing)通過
Pt100
熱(re)電阻
采(cai)集流體(ti)溫度，可(ke)以就地(di)顯示這(zhe)些測量(liang)值，同時(shi)也可通(tong)過✍️标準(zhun)的MODBUSRTU協議(yi)和RS485通信(xin)接口将(jiang)參數值(zhi)傳給站(zhan)控SCADA系統(tong)。可以接(jie)收上位(wei)機控制(zhi)系統下(xia)載的氣(qi)體組分(fen)信息🔱，也(ye)可由MODSCAN32軟(ruan)件通過(guo)串口🍉通(tong)信向FLOBOSS103内(nei)寫入氣(qi)體組分(fen)信息，還(hai)可通過(guo)配置軟(ruan)件ROCLINK 800人工(gong)輸入組(zu)分信息(xi)❤️。
雙變量(liang)變送器(qi)(DVS) 采用成(cheng)熟可靠(kao)的羅斯(si)蒙特電(dian)容元件(jian)技🤩術㊙️測(ce)量壓差(cha)。同時利(li)用壓阻(zu)和矽傳(chuan)感器技(ji)術檢測(ce)靜壓，測(ce)量的過(guo)程值精(jing)确、穩定(ding)和可重(zhong)複性好(hao)。其專用(yong)微處理(li)⁉️器使用(yong)存儲在(zai)永久存(cun)儲器中(zhong)的特🤩征(zheng)化數據(ju)對原始(shi)傳🧑🏾🤝🧑🏼感器(qi)信号進(jin)行線性(xing)化和校(xiao)正。讀數(shu)存儲于(yu)FLOBOSS103的内部(bu)模拟👈輸(shu)入點中(zhong)，通過中(zhong)斷的方(fang)式向變(bian)送器🌈的(de)處理器(qi)發送數(shu)據。RTD 溫度(du)變送器(qi)采用♌鉑(bo)電阻P100來(lai)采集現(xian)場流體(ti)溫度，測(ce)量🤟範圍(wei)爲-40~240 C,精度(du)等級爲(wei)+0.2 C。
2.3過程 連(lian)接部件(jian)
過程連(lian)接部件(jian)主要是(shi)指2個1/4NPT的(de)取壓閥(fa)、五閥組(zu)以及引(yin)🐉壓☂️管路(lu)🍉。雙變量(liang)變送器(qi)(DVS)底部采(cai)用NPT内螺(luo)紋連接(jie)孔闆上(shang)的引壓(ya)管。上、下(xia)遊管線(xian)通常連(lian)接到孔(kong)闆的高(gao)、低壓側(ce)。由于連(lian)接部件(jian)均爲長(zhang)期接觸(chu)高含硫(liu)化氫天(tian)然氣的(de)🔱部件，且(qie)天然氣(qi)爲濕氣(qi)，故不同(tong)✂️于-般的(de)天然氣(qi)計量場(chang)合。普光(guang)氣田現(xian)場的取(qu)壓閥、五(wu)閥組和(he)引壓管(guan)均采用(yong)哈氏合(he)金材質(zhi)，且連接(jie)部件的(de)孔徑較(jiao)大，如引(yin)🌐壓管路(lu)内徑爲(wei)12 mm,以防止(zhi)沉積的(de)單質硫(liu)等✌️雜質(zhi)堵塞引(yin)壓管路(lu)🛀🏻。
3誤差分(fen)析
普光(guang)氣田實(shi)際生産(chan)中，天然(ran)氣外輸(shu)計量采(cai)用的标(biao)準👈孔闆(pan)♊流量計(ji)存在計(ji)量不穩(wen)定、讀數(shu)偏差較(jiao)大等問(wen)題，各集(ji)氣站場(chang)的天然(ran)氣外輸(shu)計量總(zong)和與集(ji)氣總站(zhan)分線外(wai)輸總計(ji)量存在(zai)輸差問(wen)題。針對(dui)這一實(shi)際情況(kuang)，從軟件(jian)和硬件(jian)2方面展(zhan)開分析(xi)。
3.1軟件問(wen)題産生(sheng)的計量(liang)數據誤(wu)差
采用(yong)标準孔(kong)闆流量(liang)計測量(liang)天然氣(qi)流量，其(qi)流量值(zhi)與天然(ran)氣組分(fen)、壓差、壓(ya)力和溫(wen)度等參(can)數有關(guan)。流量測(ce)量🔞系統(tong)📞若未能(neng)嚴格按(an)計量标(biao)準要求(qiu)配置相(xiang)應✍️的測(ce)量儀表(biao)，流量計(ji)算時氣(qi)體壓力(li)、溫度和(he)天然氣(qi)✍️組分的(de)變化未(wei)能得到(dao)完全補(bu)償，則會(hui)造成流(liu)量計💃🏻精(jing)度下降(jiang)，形🏃♀️成測(ce)量誤差(cha)❄️。檢查普(pu)光氣田(tian)現場使(shi)用的流(liu)量計算(suan)機計算(suan)軟件，其(qi)符合國(guo)家标準(zhun)，測量系(xi)統完全(quan)滿足标(biao)準孔闆(pan)流💁量計(ji)計量标(biao)準，其測(ce)量誤差(cha)基本可(ke)以忽略(lue)不🐉計，所(suo)以在采(cai)用的🏃🏻計(ji)量标準(zhun)方面，普(pu)光氣田(tian)現場使(shi)用标準(zhun)孔闆流(liu)量計符(fu)合🚶要求(qiu)🌏，不是産(chan)生誤差(cha)的原因(yin)。
标準孔(kong)闆測量(liang)是通過(guo)節流取(qu)壓差，引(yin)壓管高(gao)壓側爲(wei)靜壓😄，軟(ruan)件根據(ju)靜壓、壓(ya)差、溫度(du)、氣體組(zu)分、孔闆(pan)孔徑和(he)🔞管徑☁️等(deng)參數計(ji)算流量(liang)計值。在(zai)軟件中(zhong)可以對(dui)這些參(can)⁉️數進行(hang)設置，若(ruo)其中有(you)㊙️-一個參(can)🐉數不準(zhun)确，都會(hui)引起流(liu)量不準(zhun)确❤️。現場(chang)通過流(liu)量計配(pei)置軟件(jian)檢查各(ge)流量計(ji)參數的(de)配置情(qing)況，設置(zhi)值均與(yu)現場實(shi)🏃🏻♂️際情況(kuang)相符。同(tong)時，根據(ju)現場采(cai)集到的(de)溫度、壓(ya)力、壓差(cha)及軟件(jian)中配置(zhi)的管徑(jing)、孔徑等(deng)參數，然(ran)後根據(ju)國際計(ji)量标準(zhun)AGA8氣體壓(ya)縮因子(zi)計算方(fang)式計算(suan)出的流(liu)量與流(liu)量🌐計測(ce)量值非(fei)常接近(jin)，若以上(shang)有任何(he)參數設(she)置不正(zheng)确，就會(hui)造成氣(qi)體計量(liang)不準确(que)[4-5]。随着高(gao)含🌂硫氣(qi)田的開(kai)發，氣體(ti)中硫化(hua)氫含量(liang)不斷增(zeng)布，想成(cheng)氣體🏒計(ji)量誤差(cha)不斷增(zeng)大,通過(guo)及時更(geng)新氣體(ti)組分數(shu)據，基本(ben)保證了(le)氣體流(liu)量計量(liang)的準确(que)性。
3.2硬件(jian)問題産(chan) 生的計(ji)量數據(ju)誤差
現(xian)場生産(chan)實踐表(biao)明，标準(zhun)孔闆流(liu)量計會(hui)因爲标(biao)準孔闆(pan)、五閥組(zu)、引壓管(guan)路等硬(ying)件出現(xian)異常，導(dao)緻流量(liang)♍計量不(bu)準确，“下(xia) 面分别(bie)進⛱️行分(fen)析。
3.2.1标準(zhun)孔闆
對(dui)孔闆進(jin)行研究(jiu)後發現(xian)，普光氣(qi)田生産(chan)現場85%以(yi)上的标(biao)準孔闆(pan)👉均受到(dao)了不同(tong)程度的(de)刮傷、變(bian)形，觀察(cha)上、下遊(you)直✌️管段(duan)，管道内(nei)壁沉積(ji)了大量(liang)的單質(zhi)硫，導闆(pan)周圍出(chu)現腐蝕(shi)、碳化，且(qie)有雜質(zhi)附着👄。
普(pu)光氣田(tian)現場作(zuo)業較多(duo)，關井之(zhi)後重新(xin)開井的(de)過程比(bi)較迅速(su)，造成孔(kong)闆受天(tian)然氣的(de)強力沖(chong)蝕或機(ji)械磨損(sun)而産生(sheng)🙇♀️劃傷、變(bian)形，孔闆(pan)的光潔(jie)度下降(jiang)，入口的(de)尖銳🔞程(cheng)度變圓(yuan)，使其☔圓(yuan)弧半徑(jing)不能❤️滿(man)足标準(zhun)要求，使(shi)得計量(liang)數據比(bi)實際流(liu)量偏低(di);孔闆閥(fa)和直管(guan)⛱️段内部(bu)附着單(dan)質硫之(zhi)後，氣體(ti)不能形(xing)成穩定(ding)的牛頓(dun)流體，造(zao)成計量(liang)誤差;孔(kong)闆在天(tian)然氣沖(chong)擊過程(cheng)中，不同(tong)程度地(di)産生了(le)偏心，同(tong)時導闆(pan)周圍出(chu)現的腐(fu)蝕、碳化(hua)和雜質(zhi)沉澱💛等(deng)因素，也(ye)會嚴重(zhong)💃影響流(liu)量計💋量(liang)的準确(que)性。通過(guo)嚴格🚩執(zhi)行操作(zuo)規程，按(an)照操💋作(zuo)步驟平(ping)穩操作(zuo)，确定😘開(kai)井方式(shi);同時定(ding)期清🈲洗(xi)孔闆閥(fa)、計量直(zhi)管段等(deng)方式可(ke)以🆚有♻️效(xiao)解決上(shang)述問題(ti)。普光🙇🏻氣(qi)田某集(ji)氣站氣(qi)體流量(liang)♉計量🚩不(bu)👌準确，誤(wu)差很大(da),通過拆(chai)卸孔闆(pan)閥和直(zhi)管段，發(fa)現内部(bu)有許多(duo)單質硫(liu)沉積。清(qing)洗孔闆(pan)閥和直(zhi)管段後(hou)，氣體流(liu)量恢複(fu)正常。
3.2.2 五(wu)閥組
在(zai)生産過(guo)程中，需(xu)要定時(shi)對孔闆(pan)流量計(ji)進行排(pai)污💰。通過(guo)對
五閥(fa)組
進行(hang)解體檢(jian)查,發現(xian)内部存(cun)在單質(zhi)硫等雜(za)質，造成(cheng)五閥組(zu)中的平(ping)衡閥關(guan)不嚴，形(xing)成内漏(lou)，影響孔(kong)闆流量(liang)計🌈的上(shang)、下遊取(qu)壓，導緻(zhi)壓差信(xin)号變小(xiao)，儀表計(ji)量偏低(di)。此類問(wen)題可通(tong)過👄清洗(xi)或🐪更換(huan)新的五(wu)閥組得(de)以解決(jue)。
3.2.3 儀表引(yin)壓管路(lu)
普光天(tian)然氣會(hui)析出單(dan)質硫，單(dan)質硫在(zai)引壓管(guan)路中沉(chen)積、固化(hua)，會引起(qi)引壓管(guan)路堵塞(sai)，不能正(zheng)常取壓(ya)，孔💃🏻闆流(liu)量計不(bu)能及時(shi)得到正(zheng)确的靜(jing)壓和壓(ya)差,從而(er)造成計(ji)量偏差(cha)。前期在(zai)普光氣(qi)田現場(chang)生産過(guo)程中經(jing)常出現(xian)♈流量計(ji)示🈲值長(zhang)期不變(bian)化的情(qing)況。對此(ci),采取在(zai)孔闆流(liu)量計引(yin)壓管線(xian)、五閥組(zu)等部位(wei)安裝電(dian)伴熱裝(zhuang)置的辦(ban)法，減少(shao)單質硫(liu)在引壓(ya)管路中(zhong)的析出(chu)、沉積，防(fang)止引壓(ya)🔴管路堵(du)塞。同時(shi)定期對(dui)引壓管(guan)路進行(hang)放空、清(qing)洗，确保(bao)引壓管(guan)路不堵(du)塞。
4結束(shu)語
由于(yu)普光氣(qi)田氣質(zhi)的特殊(shu)性，前期(qi)生産過(guo)程中更(geng)多的💛關(guan)注在選(xuan)材和防(fang)腐方面(mian)，對造成(cheng)計量偏(pian)差的因(yin)素估計(ji)不足，導(dao)緻計量(liang)偏差較(jiao)大;後期(qi)采取設(she)定🔴正确(que)的計算(suan)參🏃🏻♂️數，定(ding)期清洗(xi)孔闆閥(fa)、五閥組(zu)和引壓(ya)管線等(deng)措施後(hou)，圓滿解(jie)決了計(ji)量偏差(cha)問題。總(zong)體而📞言(yan)，類似普(pu)光🥵氣田(tian)的工況(kuang)使用标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)需注意(yi)以下問(wen)題:①設定(ding)正确的(de)流量計(ji)算參數(shu)，及💘時修(xiu)正氣體(ti)組分參(can)數;②定期(qi)對标準(zhun)孔闆進(jin)行檢查(cha)、清洗，發(fa)現問題(ti)後及時(shi)更換;③定(ding)期對五(wu)閥組及(ji)其引壓(ya)管路進(jin)行排污(wu)驗漏檢(jian)查，冬季(ji)氣溫下(xia)降易發(fa)生凍堵(du)🌏和硫沉(chen)積，需增(zeng)加排污(wu)次數。若(ruo)發現五(wu)閥組及(ji)引壓⭐管(guan)路堵塞(sai)，應🤩及時(shi)清洗或(huo)更換，保(bao)證其正(zheng)常運行(hang)。
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