用标准孔板流量计测量天然气流量.doc

用标准孔板流量计测量天然气流量
（SY/T6143—2004）
1、适用范围
本标准规定了标准孔板的结构形式、技术要求；节流装置的取压方式、使用方法、安装和操作条件、检验要求；天然气在标准参比条件下体积流量、质量流量以及测量不准确度的计算方法；同时还给出了计算流量及其有关不确定度等方面必需的资料。
本标准适用于取压方式为法兰取压和角接取压的节流装置，用标准孔板对气田或油田采出的以甲烷为主要成分的混合气体的流量测量。
本标准不适用于孔板开孔直径小于12.5mm，测量管内径小于50mm和大于1000mm，直径比小于0.1和大于0.75，管径诺雷数小于5000的场合。
对改建或新建的计量系统应满足本标准要求。本标准不强调更新已建计量系统。如果计量系统不满足本标准要求，由于流动条件和上游直管不相适应，就可能存在计量系统附加误差。
2、气流条件
1）气流通过节流装置的流动应是保持亚音速的，稳定的或仅随时间缓慢变化的。本标准不适用于脉动流的流量测量。
2）气流应是均匀单项的牛顿流体。若气体含有质量成分不超过2%的固体或流体微粒，且呈均匀分散状态，也可以认为是均匀单项的牛顿流体。
3）气流流经孔板以前，其流束应与管道轴线平行，气流流动应为充分发展紊流且无漩涡，管道横截面所有点上的旋涡角小于2°，即认为无旋涡。
4）为进行流量测量，应保持孔板下游侧静压力与上游侧静压力之比等于或大于0.75。
5）可接受的速度剖面条件为：横截面上任一点局部留苏与最大流速的必至于很长直管段（超过100D）后管道横截面上流速比值在5%之内一致。
3、标准参比条件：本标准规定投入气体及流量计量的标准参比条件和发热量测量的燃烧标准参比条件均为绝对压力Pn等于101.325kPa和热力学温度Tn等于293.15K。也可以采用合压力和合同温度作为参比条件。
4、安装要求
1）节流装置应安装在两段具有等直径的圆形横截面的直管段之间，在此中间，除了取压孔、测温孔外，无本标准规定之外的障碍和连接支管。直管段毗邻孔板的上游10D（D为上游测量管内径，下同）或流动调整器后和下游4Dde直管部分需机加工，并符合本标准规定。
2）符合上述所要求的最短直管段长度随阻流件的形式和直径比而异，并随是否安装流动调整器而不同，见图1。

5、直管段的条件
1）直管段直度：节流装置用的直管应该是直的。当与管道直线的偏差不超过其长度的0.4%时，则认为管道是直的，通常情况下只需目测检查。上下游直管段对接引起管道直线的偏差也应不超过其长度的0.4%。
2）直管段圆度和直径：直管段圆度在孔板上下游侧距取压孔沿测量管轴向长度上各为0.5Dde范围内，应实测。
6、温度计安装：
1）气流温度最好在孔板下游侧直管段外测得，它与孔板之间的距离可等于或大于5D，但不得超过15D。当环境温度与流体温度相差过大，需要节流装置进行热绝缘。
2）如应在孔板上侧安装温度计时，则温度计与孔板之间的距离由温度计套管或插孔直径按表2相应栏决定。
7、对试验研究工作，孔板上游侧的最短直管段长度至少比表2中所列数值增加一倍。
8、流动调整器
1）流动调整器的作用可减少上游直管段的长度，可通过满足附录B给出的合格性试验或专用测试要求，用在任一上游阻流件的下游。在任一条件下，测试流动调整器均应采用孔板进行。
2）19管束流动调整器和Zanker整流板可用在孔板上游的任一阻流件下游，以减少所需上游直管段长度。
3）当采用流动调整器时，温度计安装按上述要求执行。如要在孔板上游侧安装时，温度计套管或插孔直径距流动调整器上游入口的距离应大于900mm。
9、应注意孔板在孔板加持器中的安装方向，使气体从孔板的上游端面流向孔板的下游端面。
1）装配和夹紧的方法均应该保证孔板安装在正确的位置上，且保持不变。当孔板装在法兰之间时，要允许它自由热膨胀以避免孔板翘曲和弯扭。
2）为了满足安装要求，应将孔板、夹紧环河上游侧10D（包括配对法兰）及下游侧4D（包括配对法兰）的测量管部分先行配套组装，检验合格后再装入管道与直管长度不足的部分连接，所产生的沟槽应受到限制。应沿着直管段轴线平行方向测量沟槽长度，当轴向长度小于或等于6.35mm时，不受深度限制；当轴向长度大于6.35mm沟槽深度应小于或等于0.02D。
3）新装测量管路系统应在管道吹扫后再进行孔板的安装。
10、孔板：孔板在测量管内的部分应该是圆的，开孔与测量管轴线同轴，孔板的两端面应始终是平整的和平行的。
1）上游端面A：孔板A面应无可见损伤。
2）下游端面B：应是平的且与A面平行。
3）孔板开孔厚度e应在0.005D与0.02D之间。
4）孔板厚度E应在e与0.05D之间。
5）边缘G，H和I
6）上游边缘G应无卷口、无毛边、无目测可见的异常现象。
7）上游边缘G应是尖锐的。如果边缘半径不大于0.0004d，无反射光束时，可认为是尖锐的。
8）孔板下游边缘H和I，应无毛刺划痕和可见损伤。
9）孔板下游边缘H和I处在分离流动区域内，因而有它的品质要求，但低于对孔板上游边缘G处的要求，因此有些细小的缺陷是允许的。
10）孔板开孔直径d：
（1）在任何情况下，孔板开孔直径d均应大于或等于12.5mm。直径比应在0.10—0.75的范围内。
在上述极限值之内，值由用户选择。
（2）孔板B面的外边缘部位应刻有表示孔板安装的符号、出厂编号、安装位号、测量管内径D和孔板开孔直径d的实测尺寸值。
11、孔板夹持器：分为法兰取压孔板夹持器、角接取压孔板夹持器
12、天然气流量测量原理和计算方法
1）测量原理
天然气流经节流装置时，流束在孔板处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，在孔板前后静压力差（差压），气流的流速越大，孔板前后产生的差压也越大，从而可通过测量差压来衡量天然气流过节流装置的流量大小。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。
2）孔板开孔直径d、测量管内径D、直径比和管径雷诺数ReD的极限值应符合下表规定。
孔径、管内径、直径比和雷诺数限值表
法兰取压
角接取压
d ≥12.5mm
50mm≤D≤1000mm
0.10≤≤0.75
ReD≥5000及ReD≥1702D
（D取mm）
ReD≥5000用于0.1≤≤0.56
ReD≥16002D用于〉0.56 （D取mm）
13、附录：参数测量及信号引线
1）测量仪表选用规定
（1）流量变化范围规定：采用特定量程测量仪表的单台孔板流量计的范围度一般为1：3，不得超过1：4；范围度超过上述规定时，可采用多台不同量程的测量仪表、多路并联孔板进行分段计量，或采用其他形式的流量计。
（2）仪表量程选用规定
a 差压仪表量程：差压值宜在满量程的10％～90％范围内。
b 压力仪表量程：被测压力较稳定时，工作压力宜在满量程的30％～75％范围内；被测压力波动较大时，工作压力宜在满量程的30％～65％范围内。
c 温度测量仪表量程：天然气温度变化应在等分刻度温度仪表满量程的30％～70％内。
d 当仪表量程超过上述规定时，除更换仪表外可采用下列方法进行调整：更换孔板以调整直径比。本标准推荐使用阀式孔板夹持器，以便实现快速更换和检查清洗孔板；更换直管段(包括测量管)及相应的孔板；改变操作压力。
2）温度测量安装规定
（1）温度计安装位置应符合上述要求规定。
（2）温度计套管或插孔管应伸人管道至公称内径的大约三分之一处，对于大口径管道(大于300mm，温度计套管或插孔管会产生共振)温度计的设计插入深度应不小于75mm。
（3）温度计插入方式可直插或斜插。斜插应逆气流，并与直管段管道轴线成45°角。
（4）温度计插入处开孔内壁边缘应修圆，无毛刺、无焊瘤突人直管段管道内表面。
3）压力及差压测量规定
（1）在操作条件下的上游静压p1。(或下游静压p2)取自孔板上游侧取压孔(或下游侧取压孔)。
（2）在操作条件下的差压△p取自孔板上下游取压孔。
（3）差压测量仪表宜与压力测量仪表的取压孔和导压管分开设置，在保证双重连接不导致差压测量误差时，允许将上游静压(或下游静压)取压口与差压测量仪表的上游(或下游)取压口共用。阀(或阀组)应有封记，以防未经许可的操作影响整个测量准确度。
（4）为避免差压、静压测量的错误，导压管与气分析的取样导管不能共用。
4）取压孔设置规定
（1）法兰取压孔开孔应符合本标准6．2．1有关规定，角接取压孔应符合6．2．2有关规定。安装取压短管时，密封材料不得挤入取压孔内。取压短管不得突入法兰、夹紧环的取压孔内表面。
（2）节流装置水平安装时，取压孔位置应按本标准图C．1设置。
（3）节流装置垂直安装时，取压孔可设在沿周的任何方位上。
（4）取压回路采用直通式阀门及管件，其流通面积不应小于取压孔处所采用的取压短管的流通面积。
5）导压管规定
（1）导压管及管路附件应按介质及使用条件确定。导压管应按最短距离敷设。导压管长度和管径按表C．1规定选用。
（2）可能出现凝析液时，导压管内径不得小于13mm。
（3）导压管应垂直或倾斜。可能出现凝液时30m时，倾斜度不得小于1：12。当引压管传送距离大于30m时，应分段倾斜，并在最低点设置沉降器和排污阀。对不出现凝液时可酌情降低斜度。
（4）导压管弯曲处应圆滑，弯曲半径应不小于导压管外径的5倍。导压管对接时，不应有焊瘤突入和内径错位。
（5）导压管连接前和焊接后均应吹扫。导压管系统应进行强度和密封性试验。强度试验压力为工作压力的1.5倍，稳定5min,压力降不得超过3％，密封性试验压力为工作压力，检查各连接部位无渗漏为合格。
（6）正负导压管应平行并远离发热源，在寒冷地区要采取防冻措施。
（7）测量含腐蚀性气体的应在取压孔与仪表之间安装隔离器，隔离器应垂直安装在导压管上。差压测量的正负压隔离器安装标高应一致，隔离器液面应一样高，隔离液可按本标准表A．8选用。
（8）差压信号管路的安装
按天然气性质、节流装置与测量仪表相对位置关系，差静压信号管路有几种安装方式，详见本标准附录C。