關(guān)于沼氣流量計(jì)在天然氣處理深冷裝置中存在問(wèn)題分析

本文概述：
流量測(cè)量與計(jì)量與測(cè)量是天然氣采集與供應(yīng)過(guò)程中重要的環(huán)節(jié)，無(wú)論是對(duì)于核算產(chǎn)部門(mén)采輸和衡量天然氣用氣效率的主要技術(shù)指標(biāo)。還是用于銷(xiāo)售部門(mén)的不實(shí)現(xiàn)公平的貿(mào)易結(jié)算，都具有重要的作用與意義。對(duì)天然氣實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的計(jì)量能夠?yàn)楦倪M(jìn)生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本、確保安全生產(chǎn)等提供依據(jù)，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文就沼氣流量計(jì)在天然氣處理中的遇到了一些問(wèn)題和解決方法作一個(gè)簡(jiǎn)單的分析。
1、天然氣深冷裝置計(jì)量的現(xiàn)狀
天然氣是一種高效、清潔燃料和優(yōu)質(zhì)的化工原料。中國(guó)是天然氣資源比較豐富的大國(guó)，資料顯示，我國(guó)天然氣遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)3.8×1013m3(38萬(wàn)億m3)，目前已探明儲(chǔ)量就有1.6×1012m3(1.6萬(wàn)億m3)。天然氣流量計(jì)量已經(jīng)成為天然氣工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的重要組成部分，在企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理中，流量計(jì)量是一項(xiàng)日常進(jìn)行的重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。目前在我們油氣初加工深冷裝置中，天然氣的計(jì)量采用的是大慶橈興公司生產(chǎn)的沼氣流量計(jì)。
2、沼氣流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理及特點(diǎn)
沼氣流量計(jì)屬于節(jié)流裝置又稱(chēng)為差壓式流量計(jì)，是由一次檢測(cè)件(節(jié)流件)和二次裝置(差壓變送器和流量顯示儀)組成，廣泛應(yīng)用于氣體、蒸汽和液體的流量測(cè)量。沼氣流量計(jì)用于天然氣流量測(cè)量具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便，性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低等特點(diǎn)，因此是天然氣計(jì)量的主要儀表。
沼氣流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理： 在管路上裝有一塊孔板，孔板兩側(cè)接測(cè)壓管，分別與U型壓差計(jì)相連接。沼氣流量計(jì)是利用流體通過(guò)銳孔的節(jié)流作用，使流速增大，壓強(qiáng)減小，造成孔板前后壓強(qiáng)差，作為測(cè)量的依據(jù)。
3、目前沼氣流量計(jì)計(jì)量中存在的問(wèn)題及產(chǎn)生的原因
沼氣流量計(jì)自20世紀(jì)70年代引入我國(guó)使用，逐步在天然氣流量計(jì)量中獲得了廣泛應(yīng)用。1983年我國(guó)制定了天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并于1996年經(jīng)過(guò)修訂，成為現(xiàn)在執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)：《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》(SY/6143-1996)，此標(biāo)準(zhǔn)在孔板的結(jié)構(gòu)形式、技術(shù)要求、節(jié)流裝置的取壓方式、使用方法以及流量計(jì)算及其不確定度方面進(jìn)行了規(guī)范，為天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。但沼氣流量計(jì)在天然氣流量計(jì)量中還存在不少問(wèn)題。沼氣流量計(jì)由三部分組成：節(jié)流裝置、差壓變送器和流量顯示儀。由于現(xiàn)場(chǎng)安裝很大一部分儀表在露天或者室外工作條件惡劣的情況下，節(jié)流裝置與差壓變送器及其連接部分引壓管線是使用維護(hù)的重點(diǎn)?！短烊粴饬髁康臉?biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》(SY/6143-1996)中指出，天然氣從地層中開(kāi)采出來(lái)，雖經(jīng)分離、除塵和過(guò)濾，因其所含成份十分復(fù)雜，從單井計(jì)量、集氣計(jì)量到配氣計(jì)量，氣體組分各不相同，所以節(jié)流裝置在使用中所受到的腐蝕程度亦各不同。特別對(duì)孔板直角入口邊緣和測(cè)量管內(nèi)壁的沖刷、腐蝕尤為嚴(yán)重，這將影響孔板直角入口邊緣弧半徑rk和測(cè)量管內(nèi)壁的相對(duì)粗糙k/d，使其超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致流出系數(shù)c發(fā)生變化，*終使流量測(cè)量不確定度超出估計(jì)數(shù)。
3．1儀器本身產(chǎn)生的誤差(1)孔板入口直角銳利度超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；(2)管徑尺寸與計(jì)算不符；(3)孔板厚度誤差；(4)節(jié)流件附件產(chǎn)生臺(tái)階、偏心；(5)孔板上游端面平度；(6)環(huán)室尺寸產(chǎn)生臺(tái)階、偏心；(7)取壓位置；(8)焊接、焊縫突出；(9)取壓孔加工不規(guī)范或堵塞；(10)節(jié)流件不同軸度。3．2安裝誤差 管線布置的偏離，管線布置的偏離造成的安裝誤差是普遍性的，其產(chǎn)生的主要原因是現(xiàn)場(chǎng)不能滿(mǎn)足直管段要求的長(zhǎng)度。
3．3使用誤差
(1)孔板彎曲(變形)；(2)上游測(cè)量管沉積臟物；(3)上游端面沉積臟物；(4)孔板入口直角邊緣變鈍、破損；(5)雷諾數(shù)范圍不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；(6)管道粗糙度影響（管道粗糙度增加、管道粗糙度變化）。
在深冷裝置中，處理的天然氣中雜質(zhì)比較多，容易在上游斷面沉積贓物，間接導(dǎo)致在差壓變送器的正負(fù)壓室形成積液，這樣就導(dǎo)致了差壓變送的零點(diǎn)發(fā)生飄移，大大降低了計(jì)量的準(zhǔn)確性。為了避免贓物沉積，需將沼氣流量計(jì)中的孔板定期的搖出進(jìn)行清理，但是這需要多方面的配合才能完成這項(xiàng)工作，增加裝置的啟停次數(shù)，降低了產(chǎn)品的收率，直接影響到了生產(chǎn)效益，加大了生產(chǎn)成本。
4、解決天然氣孔板計(jì)量問(wèn)題的途徑4．1依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)儀表的安裝、使用、維護(hù)等管理，消除人為誤差
沼氣流量計(jì)的安裝和使用誤差是在安裝時(shí)或長(zhǎng)期使用中由于流體介質(zhì)腐蝕、磨損、沾污等造成的。因此，應(yīng)嚴(yán)格按技術(shù)要求安裝流量計(jì)量系統(tǒng)，消除安裝誤差。在使用過(guò)程中，操作人員應(yīng)做好系統(tǒng)的檢修、維護(hù)、保養(yǎng)工作，延長(zhǎng)其使用壽命，減小計(jì)量誤差。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)強(qiáng)化宣貫徹SY/T6143-1996標(biāo)準(zhǔn)力度，《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》 （SY/6143-1996)中提到了減少誤差的方法。附錄《節(jié)流裝置在使用中出現(xiàn)部分偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的處理》中規(guī)定，在實(shí)際應(yīng)用中采取在流出系數(shù)C中增加二個(gè)修正系數(shù)，即孔板入口尖銳度修正系數(shù)和管壁粗糙修正系數(shù)，或者采用可換孔板節(jié)流裝置。因此在天然氣計(jì)量的實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)深入研究，吃透《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》(SY/T6143-1996)的精髓，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安裝、使用、處理數(shù)據(jù)，保證天然氣流量計(jì)量的準(zhǔn)確性。
4．2正確選用配套的儀表測(cè)量?jī)x表應(yīng)*選標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，當(dāng)流量變化范圍大時(shí)要考慮用寬量程智能差變，其它類(lèi)型檢測(cè)儀表在相應(yīng)的計(jì)量天然氣的標(biāo)準(zhǔn)出前臺(tái)，應(yīng)慎重選用。二次儀表的計(jì)量模型應(yīng)符合 SY/T6143-1996的要求，能輸入組份實(shí)時(shí)計(jì)算C值。
 4．3消除氣流中的脈動(dòng)流
管道中由于氣體的流速和壓力發(fā)生突然變化，造成脈動(dòng)流，它能引起差壓的波動(dòng)，而節(jié)流裝置的流量計(jì)算公式是以蘭孔板的穩(wěn)定流動(dòng)為基礎(chǔ)的，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)有脈動(dòng)現(xiàn)象時(shí)，穩(wěn)定原理不能成立，從而影響測(cè)量精度，產(chǎn)生計(jì)量誤差。
脈流流量總不確定度等于按GB/T2624-93計(jì)算的測(cè)量誤差與脈動(dòng)附加不確定度的合成。
因此，為了保證天然氣計(jì)量精度，必須抑制脈動(dòng)流。常用的措施有：
(1)在滿(mǎn)足計(jì)量能力的條件下，應(yīng)選擇內(nèi)徑較小的測(cè)量管，提高差壓和孔徑比；
(2)采用短引壓管線，減少管線中的阻力件，并使上下游管線長(zhǎng)度相等，減少系統(tǒng)中產(chǎn)生諧振和壓力脈動(dòng)振幅增加；
(3)從管線中消除游離液體，管線中的積液引起的脈動(dòng)可采用自動(dòng)清管系統(tǒng)或低處安裝分液器來(lái)處理。
4．4計(jì)量裝置的設(shè)計(jì)安裝應(yīng)符合SY/T 6143-1996
由于影響沼氣流量計(jì)測(cè)量精度的根本原因是節(jié)流裝置的幾何形狀和流動(dòng)動(dòng)態(tài)是否偏離設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此在使用過(guò)程中必須定期做好系統(tǒng)的校檢、維護(hù)工作，對(duì)于實(shí)際使用中的壓力、溫度、流量等工況參數(shù)的變化，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)修正?？刹捎萌a(bǔ)償?shù)牧髁坑?jì)算機(jī)的積算方案，以減少計(jì)量誤差，確保計(jì)量精度。

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