天然气孔板流量计的误差分析及改进

　　天然气管道的迅速发展，要求对天然气流量进行更加准确的计量。由于孔板计量方式结构简单、投资少、计量精度较高，成为我国天然气流量最主要的计量方式，在全国各大油田均有应用。据调查，石油天然气行业采用孔板流量计作为贸易计量的约占95% 以上。孔板流量计是通过测量安装在管路中的同心孔板两侧差压来计算流量的一种检测设备。它由节流装置、差压计、压力计和温度计等组成。它以能量守恒定律和流动连续性方程为理论依据，由标准节流装置产生差压，应用成熟、可靠的仪表进行差压、压力、温度测量，由流量积算仪或计算机控制系统进行计算得到天然气的流量。在实际工作中，由于计量仪表误差以及使用条件变化带来的误差往往使孔板流量计的精度不能达到要求。因此，找出引起误差的因素，提出改进措施对于提高天然气计量精度具有重大意义。

　　1 计量误差分析

　　1.1 被测介质实际物理性质的不确定度因素

　　1.1.1 天然气相对密度对流量计量的影响

　　天然气流量值与1/ Gr的平方根成正比例变化，如果将Gr作为一个独立量看待，则当Gr的不确定度为±0.5%时,由此引起的天然气标准体积流量的不确定因素为± 0.25%,可见,天然气真实相对密度Gr对流量计量的影响很大。Gr的不确定度是由实际天然气各有关物理参数确定、测量、分析的不确定度引起的。比如，实际空气的组分偏离标准组分的偏离程度,各有关组分分子量测量的不确定度。

　　Gr的确定方法可分为2 类,一是用真实相对密度计测量，例如浮力气体天平、动量密度计、气体密度计等;二是先利用气分析仪分析出天然气的全组分，然后根据天然气组分计算Gr值。目前，我国普遍采用第2 种方法，但由于压力温度的变化，Gr并不是一个定值。采用在线色谱及时检测到组分的变化情况,可以提高计量精度。

　　1.1.2 天然气压缩因子对流量计量的影响

　　流量计量结果是以工作状态下的流量形式给出,由于各地工况不同,需将流量转化为统一标准下的气体流量。在压力不高、温度不低的情况下,可以按照理想气体方程进行体积流量换算。然而,实际气体和理想气体总有一定差别,尤其是在管道压力较大或是温度变化较大的情况下,气体并不遵循理想气体状态方程。天然气压缩系数的求解有卡茨曲线图求解法、卡茨表求解法、查《天然气压缩系数速查手册》法。比较而言,《速查手册》能迅速、方便地计算出压缩系数, 但误差更大。卡茨表最精确, 但由于卡茨表的压缩系数太少,当表内没有对应数值,还需用内插法算出, 使用较麻烦。