浅谈标准孔板流量测量系统现场应用方案

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在流量测量仪表的工业应用中，孔板流量计是历史最悠久、应用最广泛的仪表之-。它结构简单，制造容易，安装、使用和维修方便，可靠性高，是其他形式的流量计所无法比拟的，因此在天然气流量测量中占有较高的比重。

1 孔板流量计的结构组成和测量原理孔板流量计是利用流体经节流装置产生的压力差来实现流量检测的。在工艺管道上安装-个直径比管件小的节流装置(孑L板)，天然气流经节流装置时，流束将在孔板处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，在孔板前后产生静压力差(压差)，气流的流速越大，孔板前后产生的差压也越大，从而可通过测量压差来衡量天然气流过节流装置的流量大校这种测量流量的方法是以能量守恒定律和流动连续性方程为基础的I。

孔板流量计组成框图如图1所示：匡 巨 匪 焉图1 孔板流流量计组成框图孔板流量计由三部分组成I2I。-部分是将被测流体的流量变换成差压信号的节流装置(-次装置)，其中包括节流件和取压装置、传输差压信号的管路、测量差压值的差压计≮流装置安装于管道中产生差压，差压与流量成开方关系。另外-部分是引压导管，用于融流装置前后产生的差压，传送给差压计/差压变送器(二次仪表)。第三部分是差压计/差压变送器，将产生的差压转换为视值供读42 EIC Ⅵ)1.20 2013 No.1闰标准电信号。

实际上，用孑L板流量计进行天然气流量测量，不单需要获茸板前后的差压值，而且需要进行压力、温度补偿或压力、温度、相对密度等的全补偿计算才能真实反映实测流量。因-次装置及二次仪表的不同，计算方式根据不同的配置来确定。

2 现场应用方案2.1 -次装置以标准孑L板为基础的-次装置，在川西应用的结构形式主要有以下几种：1)高级阀式孑L板节流装置，常简称为高级孔板阀”，是近年来应用最多的-种方案。使用高级孑L板阀，可以在不截断流经流量计的气流的情况下更换孔板，操作简单。

2)普通 式孑L板节流装置，具有孑L板升降机构，但必须停止流体输送才能更换孑L板。与高级型相比，它的结构简单，价格较低。

3)简易阀式孑L板节流装置，常简称 简易孔板阀”。与普通型相比，无孑L板升降机构，同样须停止流体输送才能更换孔板。

2.2 二次仪表标准孑L板流量计的二次仪表是压力、差压和温度检测元件直至显示和记录等计量仪表的总称。所使用的二次仪表可分为两种类型：机械式仪表和电动仪表组合，前者以手工计算为主，后者以电动变送器和计算机在线实时计算为主ar9 6 d g er-，h Cnar BUd g eh o C BU o Cg nk no C&g nr eel g ne g neh S ， 器 麦川西气田目前的计量方式主要以孔板为主，下面介绍几种常用的二次仪表使用方式。

2.2.1 机械式仪表机械式流量检测仪表是最早开发的-种仪表。它利用孑L板上下游侧的压力差，使感测元件变形而产生位移，该位移通过机械杠杆放大使记录笔运动，记录笔相对于基准点(零点)的位移量表示被测参数值。为了记录随时间变化的流量参数，采用机械钟或电机驱动记录纸运动，两种运动合成所描绘的曲线即为相应时间内流量参数变化值。该值可通过人盯求积仪或读卡仪取值进行流量计算。

机械式记录仪表常有两种选择：圆图记录仪表、条式记录仪表。其中圆图记录仪表的应用相对较多，典型的圆图记录仪表有CWD-430双波纹管差压计，该差压计-般可包含静压测量。配套温度仪表-般可选用玻璃棒式温度计、双金属温度计等。

川西气田为滚动开发模式的气田，-般单井稳产期不长，集气站的建设也相对简化 ，主要测量仪表为就地显示方式。但单井产量这-重要参数的采集是必要的，出于单井产量的计量精度和投资方面的考虑，计量大都采用简易孔板阀或普通孑L板阀双波纹管差压计的计量模式。这种模式构成的测量系统，结构简单，不需要电源，投资最省，所以在川西气田-直被广泛应用。不足之处为检测精度低，不便集中管理，流量参数不能远传，人工或采用求积仪取值会带来附加误差 l。

2.2.2 电动仪表组合随着仪表技术的快速发展，在天然气流量计量方面，电动仪表得到普遍应用。与孑L板配套的电动二次仪表，可以有多种组合形式，其信号处理流程如图2所示。它利用孔板上下游的压力差，经过差压传感器(或变送器)将差压信号转换为对应的电信号；温度和压力传感器f或变送器)分别将温度和压力信号转换为对应的电信号。然后将检测到的差压、压力、温度电信号送至积算单元进行数据记录、计算、累计等处理，最终得到流量值。

积算处理(记录，计算，累计等)送图2 电动单元仪表流量测量系统流程图图2中PT表示压力变送，FT表示流量变送(实为差压)，TT表示温度变送，R表示记录，E表示检测元件。根据测量准确度、可靠性的要求，可以选择不同准确度等级的传感器(变送器)及不同形式的积算显示单元。

川西气田除了集气站以外，还有很多增压站、计量站、分输站及大型集气站等，它们的建设规模-般较大，根据欢迎订阅 欢迎撰稿 欢迎发布产品广告信息日廛 塞 日需要会设置-套流量计量系统或者控制系统。单对计量模式来讲，简单的简易孑L板阀双波纹管差压计的计量模式不能满足精度与操作方面等要求，而电动组合仪表的计量方式在这里得到充分应用。在这些站场-般采用的计量模式为高级孑L板阀电动组合仪表模式。电动组合仪表的应用主要有以下几种模式：1)单变量变送器流量计算机f或工控机)与流量密切相关的温度、压力和差压这三个参数分别利用三台单变量模拟变送器进行检测，再将各检测参数以标准的4～20mA模拟信号，送入流量计算机f或工控机)，通过流量计算软件按要求计算出天然气的瞬时流量、累积流量等。

为提高系统的可靠性和可视性，实现流量计算与显示分开，-般设置为单变量变送器流量计算机上位机模式，在流量计算机中计算，在上位机上显示，见图3。

4-20mA模拟信 号图3 计量系统示意图 (-)2)多变量变送器流量计算机(或工控机)随着变送器技术的发展，-台多变量变送器可同时测量多个参数。现在只需要-台变送器就能同时检测温度、压力、差压。采用现场总线制，通过数字信号传输，送入流量计算机(或工控机)，在流量计算机(或工控机)上通过流量计算软件按要求计算出天然气的瞬时流量、累积流量等。此方式简化了系统硬件的连接。

为了增加系统的可靠性和操作界面的直观化，这种方式-般设置为多变量变送器流量计算机吐 位机模式，将流量计算和显示部分分开，见图4。

图4 计量系统示意图 (二 )- 般模式1和模式2的流量计算机及上位机安装于控制室内，且需单独设置计量机柜以放置流量计算机。

3)-体化智能仪表上位机- 体化智能仪表实现了变送器与流量计算机的-体化，除了具有-体化多参数测量功能外，还具有流量计算EIC Vo1.20 2013 No.1 43日座旦塞 日功能。不仅自带数据库，可实现瞬时参数及流量的显示，还可实现累积流量和历史数据的再现；供电方式灵活，可采用内电池、内电池组、太阳能和外接电源等，实现了在无电力供应的情况下，可以独立自成计量系统，就地显示天然气的瞬时流量、累积流量和数据的存储等。-般流量计算机通数字信号将数据传送至 上位机上显示，组成的计量系统更加灵活、可靠，见图5。

图5 计量系统示意图 (三)这种方式使得系统结构最简单，操作更简便 ，更可靠，更易维护。采用独立的计量回路，减少了数据传输过程的干扰，提高了计量的精度。还可以很方便地使用数据的无线传输模式，通过标准fRS485接El接人DTU，通过器 麦用座GPRS网络上传数据 ，3 结束语用标准孑L板进行天然气计量，-次装置及二次仪表郁有多种选择，可满足不同的流量测量要求。本文通过川气田目前的-些应用，总结了目前常Hj的测量系统。符系统都有各自的特点，使用时应考虑计量精度、投资成本 、管理维护等因素，综合T程实际要求选用≮