标准孔板计量标准的新进展

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标 标准 准孔 孔板 板计 计量 量标 标准 准的 的新 新进 进展 展
游明定， 黄 和
（中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司， 四川 成都 0 ） . " " . 3 摘
标准孔板流量计是国内外天然气流量计量最主要仪表。但国际上一直存在两大标 要：
准， 在技术上要求有较大的分歧。近十几年来在大量试验数据的基础上逐渐趋向统一， 并且二 次仪表也走向电子智能化， 使其得到更广泛的发展， 文章对此进行了分析比较和介绍。 孔板； 计量； 数据库； 标准； 分析； 智能化； 流量 关键词：
文章编号： （ ） . / / 0 / 1 1 2 3 4 / / 4 / 2 / / / 5 0 / / 5
然 气 与 石 油 ， % & ’ ( ! " ) & ( # * + ( ! " " ! , ! " # $ % " &’ " () * +, & ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
0 0 # 可处理 .:. " !6:. " ;／ < 气 体。几 个 装 置 并
列， 使系统变得更灵活。装置主要用于高压气体的 脱水， 特别是在脱水压力约为3" " " ! . 6" " "= 8 >和 烃露点压力超过6" " "= 8 >的条件。 在目前的开发阶段， 4 ? @ A + B装置能够达到适合 热带环境的露点降， 特别适合露点为 . " ! . 6 C 的输 气管线。现在公司正在作进一步的研究， 使4 ? @ A + B 能够达到" 以便在象北海或 C或" C以下的露点降， 更深海域的环境中应用。图!为一典型陆上应用于 露点降的流程图。为了进一步实施陆上试验， 该装 置又转移到了尼日利亚， 这个试验装置包括一个位 装 于4 ? @ A + B分离装置上游的天然气进口分离器， 置下游还配备了一个消音器和隔音的管道系统。 可 4 ? @ A + B装置在海上应用方面有较大的优点， 以代替撬装式甘醇脱水装置， 在重量、 空间和成本上 都有较大的节省。由于这项技术比较简单， 无人操
注： （ ） 单个( 弯头， （ ） 在同一平面上两个间距 & 大于 4 1 表示 5 & Q . & ! 的( 弯头， （ ） 在不同平面上的两个间距 大于 的 弯 & Q 4 & 5 0 ! ( & Q 头； 弯头； N表示在同一平面上两间距 & 不大于 5 & ! 的( & Q -表 示在同一平面上的两个间距为 5 &! !&!4 &! 的弯头； : 表示 在不同平面上的两间距为 &!0! 的 ( 弯头； & Q O 表示在不同平 弯头； 面上的两间距为0!!&! 5 0! 的 ( & Q 2 表示作为弯头使 用的单个( 三通； （ ） 单个 @ 弯头， （ ） 在同一平面上的 & Q J 表示 5 0 Q . 两间距 & 大于. 弯头； .! 的@ 0 Q ; 表示开度至少为0 & ’的闸阀； P 表示渐缩管或渐扩管； 3 表示任何形式管件及管路布置。
确定由D ・ （法国人） 、 ・ （美国 1 * < = > ? D 2 ! > > ! F G H 8 )人） E 和, （英国 3 三人提出改进后的 G ! I G H 7 J ! H H K G L : ; 人） 流出系数 % 值的计算公式供修订) * +0 5 % 6 7 5选用。 经过多次国际会议协商， 于5 ( ( / 年 @ 月颁布了) * + 将1 0 5 % 6 7 5标准修订补充件， 8 ) 93 : ; 公式作为统 一标 准 孔 板 流 量 计 流 出 系 数 % 值 的 计 算 公 式。 ／ 、 、 、 ， 由此文 5 ( ( (年@ 月发布了) * + M0 5 % 6 7 5 . 4 @ 件可见到新国际标准) * +0 5 % 6 的基本框架及其主 要内容。 ／ ／ . & & &年 6 月 ) * + , -4 & * . 在美国丹佛 市召开) * +0 5 % 6 7 5 修订稿的审议会就是提交的这 ／ 个公式。我国 2 N . % . @ 等效采用了国际标准 ) * + ； 专用的天然气流量节流装置测量标准中， 以 0 5 % 6 7 5 （1 ） 为代表， 而我国的亦 美国的 1 2 13 + 4 3 * ) . 0 4 & 属于天然气流量节流装置测量专用标准这一类； 美 国的 1 （1 ） 于. 2 13 + 4 3 * ) . 0 4 & & & & 年 / 月颁布了 新版。 关于孔板上、 下游直管段长度要求差距太大的 问题也进行了试验。大量的试验结果表明， 它将导 致标准孔板安装要求的彻底修改。该项研究虽然涉 及到标准孔板本身的技术及各种类型流动调整器 （整流器） 的整流效果内容， 但是这些试验成果将体 现在标准中主要是没有整流器的安装要求 （见表 5 ） 和带5 （见表 . ） 是很 (管管束式整流器的安装要求 不同的， 它将作为两标准修订时统一的安装要求。
%。 5 & 为了 协 调 矛 盾， 国际标准化组织成立了有 万方数据 ／ ／ , 4 & * .和 , . / * 0 成员参加的联合工作组，
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! % 5 &5 &0 &5 ( ( 4 &5 6 % 6 & & " . & & " 4 & & " @ & & " 0 & & " % & & " % 6 & " 6 0 5 5 5 % 4 & @ @ @ @ @ @ 5 & 5 & 4 & @ @ @ @ @ @ 5 . 5 4 5 / 4 & @ @ @ @ 0 & 0 & ( 0 ( 0 ( 0 ( 0 4 . @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ ( ( 5 ( . ( 4 % @ @ 4 & 4 & 4 & 4 & @ @ @ @ 5 ( . 5 . 0 4 & 4 0 @ @ % 5 & / % 5 @ 0 6 5 @ 0 ( 5 @ 0 5 55 @ 0 5 45 @ 0
中图分类号： ； 4 5 3 . 6 7 # 4 8 ! 3 2 7 ! 文献标识码： 9
计， 简称孔板。由于它具有结构简单， 价格低廉， 易
. 概述
人类用同心直角锐孔板流量计测量流体流量已 对其标准化的研究工作也经历了 有! " "多年历史， 近一个世纪， 并仍在继续。用它测量天然气流量的 标准化程度也最高。人们常称它为标准孔板流量
于制造、 安装维护和使用， 经久耐用可操作性强等优 点， 深得人们欢迎。 标准孔板流量计是一种简单的差压式流量计， 它是基于伯努利原理适用于稳定流， 在天然气压能 作用下流动， 遇到安装在管道中的孔板发生节流产 生差压， 通过测量差压而达到测量流量的目的。 由
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从表 ! 中的数据可以看出， 对于绝大多数上游 管路安装条件而言， 新的上游直管段长度不但明显 大于现行 " 而且大于现行 # "$ % & 报告中的数值， 不过它对下游直管段长度 ’ ( %) ! * + , !标准的数值， 要求有所降低。在新的试验数据面前， 如果要保证
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表5 标准孔板 （不配整流器） 上、 下游直管长度 （以管径 ! 的倍数表示） 下游 直管段 1 N - : O 2 J ; P 3 . " / 4 " & 4 " . 4 " 0 4 " ( @ " . @ " 0
. 两大标准逐渐趋向统一
为了解决这两个标准的差异问题， 欧美一些从 事流量测量的专家们， 制订 1 8 ) 9: : - 试验计划， 采用最先进的测量仪表和试验技术， 从5 ( / & " 5 ( ( . 年的5 欧洲和日本的 5 &多年间在美国、 5 个流量实 验室中进行了不同产地 5 . 种测量管和 5 & & 多块标 准孔板， 测量不同来源的@种流体 （水、 油、 天然气和 空气） ， 建立有 5 %4 6 % 个数据点的 1 8 ) 9: : - 数据 库， 关键资料数据为： 测量管内径： 0 .A A!! ! 0 / % 标准孔板内径： 孔径 5 . B 0A A!"!@ @ /A A； A A； 比： ； 雷诺数范围： & B 5!!!& B 6 0 @ & &!# $ 0 4C !!
万方数据
第. &卷第4期
游明定， 等： 标准孔板计量标准的新进展
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于影响流量测量的准确度的因素很多， 要提高其准 确度就非常困难。近年来人们为了提高天然气流量 计量的准确度， 基于各种不同的测量原理， 制造了各 种各样的新型流量计。最引人关注的有气体涡轮流 量计、 气体超声流量计、 气体涡衔流量计和旋进旋涡 流量计， 但是这些流量计的推广使用还有一段时日。 它们都有一些共同的缺点： 需要实流标定； 缺乏 ! " # " 使用经验或使用标准； 结构复杂， 价格昂贵。据近 $ " 年调查估计在天然气流量测量用流量计中利用标准 孔板测量天然气流量的在国际上约占 % 在国内 & ’， 约占( & ’。 正因为影响标准孔板流量计测量准确度的因素 很多， 众多因素错综复杂， 有些参数难以直接测量， ／ ／ 国际上形成了两大平行的标准。一是 ) * + , . / * 0石油产品测量技术委员会推荐的轻烃测量的 二是 ) ／ ／ 1 2 13 + 4 报告； * + , 4 & * . 差压式流量 测量技术委员会制订并颁布的 ) * +0 5 % 6 7 5 国际标 准。这两个标准对标准孔板流量计这一同范畴的技 术规定有很大的不同， 特别是流出系数计算公式和 前后直管段的要求有很显著的差别。 ! " 1 2 13 + 4使用 1 8 ) 93 : ; 方程， ) * +0 5 % 6 7 5 使用 * 方程； < = > ? # " 1 2 13 + 4对标准孔板前后直管段数要求比 （在相同 !和相同 ) * +0 5 % 6 7 5 标准要求要短一倍多 阻力件形式下） 。 这些差别长期困扰着标准孔板流量计的设计者 和使用者， 并引起供用气双方的计量偏差和争论。
图! 典型陆上露点降流程图
作， 无活动部件， 不需要添加化学药剂， 有可能扩大 它在无人操作的设施中的应用范围如水下、 井下等 领域， 它也可能从天然气液态产物中如乙烷、 液化气 和凝析油中抽提硫化氢和二氧化碳。
收稿日期： ； 修回日期： ! " " . / . . / ! 0 ! " " . / . ! / . 1 作者简介： 游明定 （ ） ， 男， 四川武胜人， 高级工程师， 从事石油天然气工艺 . $ # 0 / . $ 0 # 年毕业于西南石油学院采油系， 及计量研究与设计工作。电话： （ ） 。 " ! 1 1 0 " . 2 2 0 $
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标准孔板流量计测量天然气流量的准确度， 人们不 得不重新审视现行标准孔板计量标准的修订和现用 标准孔板的上游安装条件是否满足要求。值得庆幸 的是表-中的数值给人们提出了缩短上游直管段长 度要求的有效方法。
表- 标准孔板 （配管束型整流器） 上、 下游直管段长度 （以管径 ! 倍数表示） 单个. 弯头 / 0 "／ !1! 2 ) 在不同平面上的两个 弯头 . / 0 ， #!-! "／ !1! 2 ) 单个. 三通 / 0 弯头的 开度至少为) / 3 三通与. / 0 的阀门 组合 任何其它形式的管件 及管路分布