人工操作不當對孔板流量計的影響及其防范措施

李劍

中國石油西南油氣田分公司 川西北氣礦計量監測中心（四川 江油 621700）

0 引言

孔板流量計歷史悠久、應用廣泛，它的原理是利用節流裝置使被測流體流速增加、靜壓降低，在節流件前后產生壓差，利用壓差與流量的對應關系來衡量流量的大小[1]。孔板流量計的特點是結構堅固、價格低廉、制造容易、性能穩定、使用壽命長、適用范圍廣、經驗數據成熟。標準孔板流量計實現了統一標準，按統一標準制造安裝的孔板流量計無需實流標定即可投入使用，這一優點為孔板流量計的制造和應用帶來便利，是目前天然氣流量計量系統中應用最多的流量計，特別是在大管徑天然氣流量計量中獲得廣泛應用[2-5]。

由于孔板流量計僅有孔板是易損件，為便于檢查、清洗和更換孔板，孔板流量計普遍采用一次裝置與二次裝置分開的分體設計，這樣設計的好處是：檢查、清洗和更換孔板時僅需拆裝一次裝置，大幅降低了維保工作量；只需更換孔板就能保持流量計如新，有利于保持計量性能；除孔板外其余部件可長期重復使用，有效降低了使用成本。但分體設計也帶來信號傳輸距離遠、途經環節多、空間跨度大等問題，由此增加了發生故障的幾率。因此孔板流量計是一種從設計、制造、安裝、標定、操作5個環節要求都很嚴格的儀表，任何一個環節的失誤都可能產生較大的誤差。其中設計、制造、安裝、標定環節都有嚴格的國家標準可供執行，而操作環節目前無統一標準，通常由現場人員根據各自經驗執行運行操作和維保操作，現場人員操作水平對孔板流量計的運行狀態有決定性影響，如果操作不當常常會對孔板流量計的計量結果產生不利影響，甚至引起較大的附加誤差[6-9]。實際上設計、制造、安裝、標定環節都是由經國家資質認證的正規專業機構按國家標準負責完成，其出現錯誤的可能性較小，孔板流量計出現較大附加誤差多數是因為現場操作不當造成的。因此分析了解操作因素對孔板流量計準確度的影響，對保障準孔板流量計的準確計量有重要作用。

1 操作不當對孔板流量計的影響及其防范措施

孔板流量計現場操作包含運行操作和維保操作，涉及孔板流量計的一次裝置（節流裝置）、二次裝置（導壓管、變送器與流量計算機）。孔板流量計的運行狀態與操作密切相關，操作不當容易使孔板流量計的運行處于不正確狀態，不僅影響本部位的正常運行，而且對孔板流量計的最終計量結果都會產生不利影響。通過長期的統計和分析，下列操作不當較為常見，容易形成較大的附加誤差，應注意識別和防范。

1.1 一次裝置部分

一次裝置是差壓信號產生的源頭，若操作不當會產生失準的差壓信號，然后傳送給二次裝置，使二次裝置得出錯誤的測量結果。以下操作不當會形成較大的附加誤差。

1）孔板反裝：在檢查、清洗、更換孔板過程中，安裝孔板時把孔板上下游方向裝反，造成縮脈后移，形成較大的附加誤差。安裝孔板時應將孔板開孔的喇叭口向下游方向安裝。

2）孔板偏心：夾持器安裝孔板，孔板銳孔圓心與測量管軸線不重合，使縮脈周向不對稱。安裝孔板時在多個徑向，仔細核對調整孔板邊緣與夾持器邊緣距離至一致；如果使用了孔板夾緊環應注意夾緊環對中；擰緊夾持器螺栓時注意對稱、均勻上緊,防止不對稱擠壓造成孔板偏移。

3）孔板夾持器密封墊加工不規范或安裝偏心，造成密封墊伸入測量管內干擾流場。應選用尺寸合格的密封墊，安裝時在多個徑向仔細核對調整密封墊邊緣與夾持器邊緣距離至一致。

4）密封端面黃油涂抹過多過厚，孔板夾持器上緊后多余的黃油擠入測量管內干擾流場。密封端面黃油應涂抹均勻、全面、盡量薄。

5）上夾持器螺栓時未對稱、均勻、漸進地擰緊周向螺栓，造成孔板受力不均而變形。應對稱、均勻、漸進地擰緊夾持器周向螺栓。

6）孔板長期不清洗會粘上污垢，改變孔板幾何輪廓，形成附加誤差。應定期清洗孔板。

7）孔板清洗或檢測時不慎碰撞、劃傷、銳角碰缺口或跌落，改變了孔板幾何輪廓。應拿緊抓穩，輕拿輕放，防碰防劃。

8）對水平安裝的氣體工質孔板，積液會減少測量管流通面積，不僅造成實際孔徑比偏離名義孔徑比，而且較多的積液會影響流束收縮的周向對稱性，使標準孔板縮脈偏心。應按時定期排除孔板上下游的積液，尤其是上游的積液。

9）測量管內壁腐蝕、結垢、臟污會改變測量管流通面積，使實際孔徑比偏離名義孔徑比。應定期檢查清理測量管內壁，清管后使用重新測量的測量管內徑。

10）孔板銳孔磨損較大時也會使實際孔徑比偏離名義孔徑比。應按計量檢定機構給出的檢定周期及時送檢，當被測工質有較多固體顆粒時應適當縮短檢定周期。

1.2 二次裝置部分

二次裝置包括導壓管、差壓變送器、溫度變送器和流量計算機，該部分涉及環節多、空間跨度大，所以發生故障的幾率大，操作不當會影響孔板流量計的運行狀態，形成較大的附加誤差。

1.2.1 導壓管

1）導壓管上的接口、焊縫、閥門盤根、排污閥和排氣閥泄漏會降低該導壓管內的壓力值，造成靜壓或差壓信號失真。定期用洗潔精稀釋液噴涂接口、焊縫、閥門盤根查漏，排污閥和排氣閥要關嚴，當發現壓力或流量異常時要及時查漏除漏。另一種查漏方法是在平衡閥關閉的情況下，關閉上、下游取壓口截止閥，觀察變送器差壓值是否保持穩定，若差壓值下降表示上游導壓管路泄漏，若差壓值上升表示下游導壓管路有泄漏，若差壓值快速歸零表示上、下游導壓管路同時存在泄漏或平衡閥內漏。

2）導壓管中氣相工質混入液體，或液相工質混入氣體，不同相的流體因密度和熱膨脹系數不同容易造成靜壓位能改變，帶來附加誤差。應注意觀察壓力和流量的異常變化，對氣相工質及時從排污閥排放混入的液體，對液相工質及時從排氣閥排放混入的氣體。

3）同相但不同質的流體混入導壓管，不同質的流體因密度不同容易造成附加誤差，這種情況在測量液體較明顯。應定期及時從排污閥排液，必要時可從變送器或靠近變送器的接口處排放。

4）工質中的雜質、臟物、油脂等堵塞導壓管，造成不能傳壓。平時應多注意觀察差壓和流量的異常變化，定期對導壓管進行放空、排污及蒸汽吹掃，確保導壓管暢通。

5）冬季或寒區的低溫導致導壓管內液體或濕氣結冰堵塞。平時應多注意觀察差壓和流量的異常變化，低溫季節適當增加排污次數，對導壓管路進行保溫，或增加加熱補償保溫措施。

6）平衡閥內漏造成差壓值減小甚至歸零，使流量值偏小。關閉平衡閥時，對有內漏關不嚴的平衡閥要及時更換。

平衡閥內漏鑒別方法：在流量較大時關閉三閥組的平衡閥、正壓閥和負壓閥，觀察變送器差壓值是否保持穩定，若出現快速下降趨零證明平衡閥內漏造，需更換平衡閥。

7）在啟停儀表時，三閥組開關順序錯誤會使差壓變送器測量元件（膜片或膜盒）單向受壓和受熱，容易造成難以恢復的輕微塑性變形，造成零位偏移和附加誤差。開三閥組時應先開平衡閥，再依次打開正壓閥和負壓閥，最后關閉平衡閥。關三閥組時先開平衡閥，再依次關閉正壓閥和負壓閥。

8）儀表啟動時需要把工質從測量管道引入變送器測量室，若變送器測量室未排空就無法保證整個導壓管路的工質流體單相單質，造成靜壓位能改變，帶來附加誤差。啟動儀表時應擰開變送器測量室的排空絲堵，排掉無用的氣體，確保導壓管路流體單相單質。

1.2.2 差壓變送器和流量計算機

1）啟用差壓變送器前未校零位：不校零位易造成零位偏移，使差壓變送器讀數整體偏移失準。啟用差壓變送器前，應關閉上、下游取壓口截止閥,打開排污閥排空介質，打開平衡閥和變送器測量室排空絲堵，在變送器正負測量室完全等壓（差壓等于零）時校正差壓變送器零位。

2）孔板銳孔孔徑輸錯：檢定或更換孔板后未按新檢定證書出具的銳孔孔徑輸入參數。應用最新的檢定證書數據。

3）輸錯測量管內徑參數：對測量管內壁清理后測量管內徑會發生變化，不及時在流量計算機上更改會使實際孔徑比偏離名義孔徑比。應用最新的測量管內徑測量數據。

4）輸錯氣體組分氣質參數：氣體組分的變化會引起天然氣相對密度的改變，最終影響體積流量的計算結果。應用最新的測量數據。

5）輸錯當地大氣壓：各地大氣壓不同。應用當地大氣壓的測量數據。

2 結束語

孔板流量計的設計、制造、安裝、標定4 個環節屬于先天因素，而操作環節為后天因素，在先天因素已確定的情況下，操作環節決定著孔板流量計的運行狀態，對孔板流量計的計量性能影響大、可塑性強，需要引起足夠重視。為了防止人工操作不當對孔板流量計性能的影響，分析和掌握孔板流量計在使用過程中人為因素產生誤差的原因是一項重要工作，因此應注意總結不當操作的類別和項目，研究有效的防范措施，增強操作人員對不當操作的識別和防范能力，減小不當操作的發生幾率，使孔板流量計始終處于正確的運行狀態，從而保證計量結果的準確可靠。