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自然气规范孔板计量体系几类罕见偏差身分阐发

背景: 写作者: 即日起年月日:2019-09-14 08:35:28
         用要求孔板计算风险管理模式勘界自燃气客视频流量,其中一个各种仪器电子仪表的组成测量线程池,也其中一个各种指标的参杂运算线程池,包罗了二个冗杂的计算加工过程指标、降低成本拆装 ( 降低成本件、取压拆装和快慢游直管线) 的许多指标、自燃气物性指标等。要求孔板计算风险管理模式其中一个对客视频流量勘界研究结果干扰身分浩繁的冗杂仪器电子仪表组成,此中任意其中一个身分都就能会形象化地或被忽略的地干扰要求孔板计算风险管理模式勘界自燃气客视频流量的研究结果。救治自燃气搞清楚计算的工艺活工作人员,必须熟习领悟每类身分对勘界研究结果的干扰趋势和干扰质量,如斯技能杜绝搞清楚线程池中的计算贰言生产或有依照规定地依托于工艺活胳膊切确救治计算贰言,杜绝计算胶葛。 
 
1 规范孔板计量体系
1. 1 道理和构成
规范孔板计量体系是一种差压式流量丈量拆卸,经由进程丈量自然气流经节省拆卸前后的差压间接丈量流量。用规范孔板计量体系丈量天燃气流量计的上风是设想、加工和计较已规范化,规范节省拆卸只需按照 GB /T 21446—2008 《用规范孔板流量计丈量自然气流量》规范设想加工,不须要全体校准即能在已知的不肯定度规模内停止流量丈量。
 
规范孔板计量体系凡是由能将流量转换成差压旌旗灯号的节省拆卸和丈量差压并显现流量的差压计 ( 或差压变送器) 构成。节省拆卸也称 “一次拆卸”,包罗节省件、取压拆卸和前后直管段。显现拆卸也称 “二次拆卸”,包罗差压旌旗灯号管路和测
量中所需的各种仪表、流量积算装备等。 
 
1. 2 流量计较体例
自然气在规范参比前提下的体积流量计较体例,见式 ( 1) 。
自然气在规范参比前提下的体积流量计较体例
式中: qVn为自然气在规范参比前提下的体积流量; AVn为体积流量计量系数,数值视接纳计量单元而定; C 为流出系数,有公用的庞杂计较公式; E 为渐近速率系数,有公用计较公式; d 为孔板开孔孔径; FG 为绝对密度系数,有公用计较公式; ε 为可缩短性系数,有公用的庞杂计较公式; FZ 为超紧缩系数,有公用计较公式; FT 为活动温度系数,有公用计较公式; p1 为孔板下贱侧取压孔气流绝对静压,仪表检测获得; Δp 为气流流经孔板时产生的差压,仪表检测获得。
 
阐发自然气规范孔板计量体系的影响身分和各身分对丈量成果的影响趋向,都 要 基 于 对 式( 1) 的综合阐发,由于某个身分能够会同时影响公式中的几项参数,这些参数对丈量成果影响的趋向一定都是同向的,因此纯真的现实推导一定充足,须要时须要利用专业软件摹拟计较。以下,参考 GB /T 21446—2008 《用规范孔板流量计丈量自然气流量》规范算例,经由进程设定很是简略的计量工艺前提,利用自然气流量丈量规范孔板设想及办理软件对规范孔板计量体系的几类罕见影响身分构成的流量丈量成果的变更趋向停止摹拟计较。摹拟计较计量工艺前提见表 1。
自然气流量丈量摹拟计较计量工艺前提表
以下各项摹拟计较均以表 1 给出的已知前提和计较成果为基准,针对单个影响身分构成系列值,阐发比拟流量值随影响身分的变更趋向和干系。
 
2 工艺参数的影响
2. 1 差压的影响
规范孔板流量丈量体例以能量守恒定律和活动持续性方程为根本,经由进程丈量自然气流经节省拆卸前后的差压间接丈量流量,因此差压是影响流量丈量成果的焦点身分。差压普通经由进程高切确度差压变送器间接测得,或经由进程规范孔板前后的两个压力变送器差值间接测得。
 
2. 1. 1 取压体例的影响
GB /T 21446—2008 《用规范孔板流量计丈量自然气流量》规范划定了法兰取压与角接取压两种取压体例,差别取压体例代表着差别的取压地位,出格是规范孔板后侧的取压地位很是首要。由于自然气流束经由进程规范孔板后截面有个先缩短后扩展的进程,差别取压地位处的压力差别,前后压力差也就差别。并且,取压体例构成式 ( 1)中的流出系数 C 的计较成果差别,流量丈量成果自然差别。坚持表 1 中除 f) 项外的已知前提不变,别离拔取法兰取压与角接取压两种取压体例,计较比拟流量值,见表 2。
差别取压体例对流量值的影响比拟表
普通地,规范节省拆卸都设置装备摆设孔板夹持器,孔板夹持器上的取压孔规范了取压体例。若是统一个孔板夹持器上有差别取压体例的取压孔时,应出格正视导压管不能拆卸毛病。 
 
2. 1. 2 差压丈量偏差的影响
将表 1 中已知前提 d) 项气流差压别离设定为24、26、28、30、32、34、36 kPa,摹拟计较系列流量值,变更趋向见图 1。
流量随差压变更趋向图
从图 1 能够看出,整体上自然气在规范参比前提下的体积流量随差压增大而增大,故若是差压值丈量产生偏差,比现实值偏大的话,规范孔板计量体系测得的流量值也将偏大。但差压值与流量值不是反比干系,从式 ( 1) 看,差压的方根值才与流量值成反比干系。GB /T 21446—2008 《用规范孔板流量计丈量自然气流量》规范划定,差压仪表量程选用时,差压值宜在满量程的 10% ~ 90% 规模内,差压仪表的规模度为 1∶9,按照差压方根值与流量值的反比干系推算,规范孔板计量体系的规模度普通为 1∶3,不会跨越 1∶4。这是规范孔板计量体系的错误谬误,只适合流量较不变的工况。
 
规范孔板计量体系差压旌旗灯号管路的拆卸应正视不能带来附加偏差,实验证实: 规范孔板下贱侧导压管至差压仪表间的讨论、仪表阀漏气或梗塞,构成流量丈量成果偏大; 下贱侧则相反。对丈量侵蚀性自然气的场所,导压管上断绝器的两个容器中液面若不在统一高度上,下贱高、下贱低构成流量丈量成果偏大; 下贱低、下贱高则相反。 
 
2. 1. 3 低于 10% 满量程差压值构成的不肯定度
如上所述,规范孔板计量体系请求差压值宜在满量程的 10% ~ 90% 规模内,对表 1 中已知前提 d) 项气流差压别离设定 1 ~ 10 kPa,以 1 kPa为步长摹拟计较系列流量值,计较成果见表 3。
差压量程低区流量丈量不肯定度计较表
注: 1. 带 “……”行表现该行流量丈量不肯定度与高低相邻行很是靠近; 
2. 为实在表现流量丈量不肯定度的变更趋向和变更水平,表中数据特地保留多位有用数字。
 
从表 3 能够看出,当差压值处在满量程 60 kPa 的 10% 以下时,流量丈量不肯定度很大并且变更也大,在跨越满量程 10% 今后,流量丈量不肯定度变小且趋于不变。规范孔板计量体系的差压值太小普通都是由于规范孔板选型过大构成,因此在利用时应设想公道,应针对现实流量变更规模装备一系列差别规格的规范孔板保障须要时改换,保举利用定值节省拆卸。 
 
2. 2 压力的影响
自然气具备可紧缩性,压力对体积计量具备相当首要的感化。将表 1 中已知前提 e) 项气流静压别离设定为 3、4、5、6、7、8、9 MPa,摹拟计较系列流量值,变更趋向见图 2。
差压量程低区流量丈量不肯定度计较表
从图 2 能够看出,整体上自然气在规范参比前提下的体积流量随压力增大而增大,故若是压力值丈量产生偏差,比现实值偏大的话,规范孔板计量体系测得的流量值也将偏大。
 
但压力值与流量值不是反比干系,压力的方根值与流量值也不像式 ( 1) 直观显现的那样成反比干系。这是由于压力与式 ( 1) 中的多项参数相干联,压力 p1 变更,自然气的能源粘度 μ 变更,管径雷诺数 ReD 随之变更很是终致使流出系数 C 产生变更。只不过流出系数 C 固然随管径雷诺数 ReD变更而变更,但当管径雷诺数 ReD 增大到某一数值时,这个变更就很小了,流出系数 C 趋于不变。压力 p1 变更,还将致使式 ( 1) 中的可缩短性系数 ε 和超紧缩系数 FZ 产生变更。很是终流量值的变更趋向和变更水平因此上跟压力有关的多项参数配合变更的综合成果。自然气规范孔板计量体系中普通经由进程高切确度的压力变送器丈量压力,在送检和利用压力变送器时要正视切确辨别绝压表和表压表,不然由于压力丈量值相差一个本地大气压,很是终流量计较值产生很大偏差。
 
GB /T 21446—2008 《用规范孔板流量计丈量自然气流量》规范划定,被测压力较不变时,任务压力宜在平分刻度压力仪表满量程的 30% ~ 75% 规模内;被测压力动摇较大时,任务压力宜在平分刻度压力仪表满量程的 30% ~ 70% 规模内。 
 
2. 3 温度的影响
自然气具备热胀冷缩性,温度对体积计量很关头。将表 1 中已知前提 c) 项气流温度别离设定为 25、30、35、40、45、50、55 ℃,摹拟计较系列流量值,变更趋向见图 3。
流量随温度变更趋向图
从图 3 能够看出,整体上自然气在规范参比前提下的体积流量随温度增大而减小,故若是温度值丈量产生偏差,比现实值偏大的话,规范孔板计量体系测得的流量值将偏小。
 
温度与式 ( 1) 中的多项参数相干联,温度 T1变更,自然气的能源粘度 μ 变更,管径雷诺数 ReD随之变更很是终致使流出系数 C 产生变更。温度 T1变更,还将致使式 ( 1) 中的任务温度下的孔板开孔孔径 d、可缩短性系数 ε、超紧缩系数 FZ 和活动温度系数 FT 产生变更。很是终流量值的变更趋向和变更水平因此上跟温度有关的多个参数配合变更的综合成果。自然气规范孔板计量体系中普通经由进程高切确度的温度变送器丈量温度,在拆卸温度仪表时要正视温度计套管或插孔管应伸入管道大公称内径的约莫 1 /3 处,对大于 300 mm 的大口径管道温度计的设想拔出深度应不小于 75 mm。 GB /T 21446—2008 《用规范孔板流量计丈量自然气流量》规范划定,自然气温度变更应在平分刻度温度仪表满量程的 30% ~ 70% 规模内。
 
3 多少参数的影响
3. 1 规范孔板开孔孔径的影响
作为节省件的规范孔板开孔孔径 d20严峻影响压差丈量值从而很是终影响流量计较值。将表 1 中已知前提 b) 项规范孔板开孔孔径别离设定为 147. 25、 148. 25、149. 25、150. 25、151. 25、152. 25、153. 25 mm,摹拟计较系列流量值,变更趋向见图 4 所示。
流量随规范孔板开孔孔径变更趋向图
从图 4 能够看出,整体上自然气在规范参比前提下的体积流量随规范孔板开孔孔径增大而增大,故若是规范孔板开孔孔径值丈量产生偏差,比现实值偏大的话,规范孔板计量体系测得的流量值也将偏大。
 
但规范孔板开孔孔径的平方值与流量值不像式 ( 1) 直观显现的那样成反比干系。这是由于规范孔板开孔孔径岂但间接与流量值相干,并且与式 ( 1) 中的多项参数相干联,规范孔板开孔孔径d20与丈量管内径 D20的比值直径比 β 影响式 ( 1)中的流出系数 C、渐进速率系数 E 和可缩短性系数 ε。很是终流量值的变更趋向和变更水平是 d20本身和以上跟 β 有关的多项参数配合变更的综合成果。GB /T 21446—2008 《用规范孔板流量计丈量自然气流量》规范划定了 d20≥12. 5 mm 和 0. 10≤ β≤0. 75 的限值请求,在设想和利用规范孔板计量体系时需严酷遵照,并连系规范对差压仪表量程的请求公道选型。规范孔板开孔孔径 d20普通由设想单元计较,向出产厂家加工定制,并经计量手艺部分检定/校准,设想值、加工值、检测值三者常常并不分歧,切不可在计量进程中相沿设想值或加工值。 
 
3. 2 丈量管内径的影响
节省拆卸的丈量管内径 D20严峻影响压差、管径雷诺数的丈量值从而很是终影响流量计较值。将 表 1 中已知前提 a) 项丈量管内径设定为 256. 38、 257. 38、258. 38、259. 38、260. 38、261. 38、262. 38 mm,摹拟计较系列流量值,变更趋向见图 5。
 
流量随丈量管内径变更趋向图
从图 5 能够看出,整体上自然气在规范参比前提下的体积流量随丈量管内径增大而减小,故若是丈量管内径值丈量产生偏差,比现实值偏大的话,规范孔板计量体系测得的流量值将偏小。一样是多少尺寸变更 1 mm,丈量管内径对流量丈量成果的影响趋向要比规范孔板开孔孔径对流量丈量成果的影响趋向陡峭很多。
 
丈量管内径与式 ( 1) 中的多项参数相干联,它间接影响管径雷诺数 ReD,规范孔板开孔孔径d20与丈量管内径 D20的比值直径比 β 也影响式 ( 1)中的流出系数 C、渐进速率系数 E 和可缩短性系数ε。很是终流量值的变更趋向和变更水平因此上跟 β有关的多项参数配合变更的综合成果。 
 
GB /T 21446—2008 《用规范孔板流量计丈量自然气流量》规范划定了 50 mm≤D20≤1 000 mm 和 0. 10≤β≤0. 75 的限值请求,也划定了 ReD ≥ 5 000 的限值请求。节省拆卸在工场切确加工,丈量管内径值 D20在铭牌中昭示,利用者间接接纳便可。丈量管内部粗拙、生锈、脏污,闯入到丈量管内部的焊缝或法兰垫片,都致使规范孔板计量体系到场流量计较的丈量管内径比现实值偏大,故流量丈量成果将偏小。 
 
3. 3 别的尺寸的影响
节省拆卸的别的尺寸参数还包罗规范孔板高低游端面的粗拙度、规范孔板厚度和开孔厚度、斜角、边缘锋利度、节省孔的圆度、丈量管粗拙度及圆度、高低游直管段长度等,目标是保障气流流经规范孔板之前,其流束与管道轴线平行,构成充实成长的速率剖面。从阐发自然气流束在规范孔板前后的活动特征,能够获得: 规范孔板厚度跨越规范请求构成流量丈量值偏大,规范孔板下贱侧直管段长度不知足规范请求也会构成流量丈量值偏大,且偏差跟着直径比 β 的增大而增大。规范孔板拆卸反向、偏疼、进口边缘磨损变钝不锐或受侵蚀产生缺口,几种环境城市构成流量丈量值偏小。 
 
4 物性参数的影响
在自然气体积流量丈量中,到场流量计较的物性参数有多个,很是首要是密度 ρ 和紧缩因子 Z,二者的感化是同等的。自然气物性计较按照的手艺规范首要有两个: GB /T 17747—2011 《自然气紧缩 因 子 的 计 算》,修 改 采 用 了 国 际 标 准 ISO 12213: 2006,用于工况前提下的自然气物性参数计较; GB /T 11062—2014 《自然气发烧量、密度、绝对密度和沃泊指数的计较体例》,点窜接纳了国际规范 ISO 6976: 1995,用于规范参比前提下的自然气物性参数计较。自然气的密度 ρ 和紧缩因子 Z都是按照自然气的构成阐发成果停止计较的,因此自然气的构成阐发值对流量丈量值影响很大,密度 ρ 的影响很是间接。
 
转变表 1 中已知前提 i) 项自然气构成 ( 摩尔分数) 浓度,摹拟计较构成系列值,见表 4。
差别自然气组分的流量计较成果表
从表 4 数据能够看到,跟着自然气密度增大,流量丈量成果将变小。故到场流量计较的自然气绝对实在密度若是较实在值偏低 ( 测定的组分偏轻) ,则流量丈量成果将偏大; 反之则偏小。
 
由自然气构成阐发成果计较获得的密度 ρ 和紧缩因子 Z 会对式 ( 1) 中的流出系数 C、绝对密度系数 FG、可缩短性系数 ε、超紧缩系数 FZ 均产生影响,差别自然气构成下贱量值的变更趋向和变更水平因此上多项参数配合变更的综合成果。
 
用规范孔板计量体系丈量自然气流量,需存眷与自然气构成相干的三个题目: ①取样是不是具备代表性; ②差别的紧缩因子计较体例的不肯定度; ③差别的紧缩因子计较体例对自然气构成摩尔分数限制前提的合用性。AGA8-92DC 和 SGERG- 88 公式紧缩因子计较不肯定度约为 0. 1% ,合用于GB /T 18603—2014 《自然气计量体系手艺请求》规范附录 B 表 B. 1 中切确度品级为 A ( 1% ) 或 B ( 2% ) 的自然气商业交代计量体系。而 AGA NX- 19 公式紧缩因子计较不肯定度约为 0. 5% ,合用于GB /T 18603—2014 《自然气计量体系手艺请求》规范附录 B 表 B. 1 中切确度品级为 C ( 3% ) 的自然气商业交代计量体系或非商业交代计量体系。差别的紧缩因子计较体例均有对自然气中特定构成摩尔分数的限制规模,超越限制规模则紧缩因子 Z 计较不肯定度变大乃至没法估量。
 
5 结语
( 1) 自然气规范孔板计量体系的偏差身分阐发基于自然气在规范参比前提下的体积流量计较合用公式。
( 2) 用规范孔板计量体系丈量自然气流量是一个多种参数的夹杂运算进程,包罗了多个庞杂的计量工艺参数、节省拆卸 ( 节省件、取压拆卸和高低游直管段) 的尺寸参数、自然气物性参数等。
 ( 3) 自然气规范孔板计量体系的偏差身分对自然气在规范参比前提下的体积流量计较合用公式中的多个参数同时产生影响,流量丈量成果的变更趋向和变更水平是公式中多项参数配合感化的成果,不可单一、单方面地停止推导,借助专业软件摹拟计较是必需和有用的。 
( 4) 深切领会和切确掌握影响自然气规范孔板计量体系各个偏差身分对流量丈量成果的影响趋向和影响水平,有助于切确评估和掌握计量体系机能,在产生计量贰言时赞助查找到题目缘由,供给处置贰言的手艺手腕。
 
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