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智能孔板九号彩票线上投注计在天然气测量中应用
发布时间:2018-10-18

摘要:文章论述了智能孔板九号彩票线上投注计在天然气测量中的应用情况,分析了传统孔板九号彩票线上投注计的原理及在石油天然气钻采工程领域应用的优缺点,阐述了新型一体化智能孔板九号彩票线上投注计的特点及对未来发展前景的展望。
  在20世纪初,孔板九号彩票线上投注计应用于天然气九号彩票线上投注测量,经过一个世纪的发展,它已成为全世界最主要的天然气九号彩票线上投注计[1]。近年来,尽管出现了许多新型天然气测量九号彩票线上投注计,如,超声九号彩票线上投注计、气体涡轮九号彩票线上投注计等。但由于孔板九号彩票线上投注计测量技术历史悠久、应用范围广、结构简单、使用寿命长及价格低等特点,且标准型孔板九号彩票线上投注计可以无须校准而确定信号(差压)与九号彩票线上投注的关系,并估算其测量误差等特点,在九号彩票线上投注计中是惟一的。正是由于上述原因,在今后相当长一个时期内,由于种种因素的制约,特别是标定不能获得妥善解决之前,孔板九号彩票线上投注计仍是天然气计量的主要仪表。
1 孔板九号彩票线上投注计的测量原理
  孔板九号彩票线上投注计是根据安装在管道中孔板产生的差压、已知流体条件和孔板与管道的几何尺寸来测量九号彩票线上投注。它由孔板、差压变送器和九号彩票线上投注显示仪组成。如图1,当流体流经设置在管道中的节流件(孔板)时,流束将在节流件处形成局部收缩。此时流速增大,静差压降低,在孔板前后产生差压,九号彩票线上投注愈大,差压愈大,因而可根据差压来衡量九号彩票线上投注的大小。这种测量方法是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础,九号彩票线上投注为[2]。
qm= C(1-β 4)- 1/2επ/[4d2(2Δpρ1)1/2],
  式中,qm为质量九号彩票线上投注,kg/s;C为流出系数m3/s;ε为可膨胀形系数;β为直径比,β= d/ D; d为工作条件下节流件孔径,m;D为工作条件下上游管道内径,m;Δp为差压,Pa,Δp= p1- p2;ρ1为上游流体密度,kg/m3。
节流孔板九号彩票线上投注计工作原理图
2 新型孔板九号彩票线上投注计的特点
  由孔板九号彩票线上投注计的测量原理可知,九号彩票线上投注与差压为平方根关系,如果压差降低到原差压的1/9,则九号彩票线上投注将减小到原九号彩票线上投注的1/3,这样,对于一个差压上限固定的差压变送器来说,其测量精度是下降了,这就是传统孔板九号彩票线上投注计的量程比最大为4∶1的原因。在石油天然气钻采工程领域,天然气的九号彩票线上投注,物性参数等会随年份不同,工况条件不同有很大差异,采用传统孔板九号彩票线上投注计测量存在测量范围窄,测量精度低,需在工况变化时,更换不同的孔板元件等缺点。近年来,随着微电子技术,计算机技术,新材料,新工艺的迅速发展,差压变送器和九号彩票线上投注计已大大提高其性能及可靠性,仪表厂家相继开发了一些宽幅一体化智能孔板九号彩票线上投注计,对原有的孔板九号彩票线上投注计做了很大改进。
a) 九号彩票线上投注测量范围扩展方式改进 在石油天然气测量中,对九号彩票线上投注变化大的场合,传统做法是同时配备多块β值不同的孔板或并列几台九号彩票线上投注计。新型智能孔板九号彩票线上投注计,如,日本SONIC公司开发的孔板九号彩票线上投注计,其九号彩票线上投注比的范围可在九号彩票线上投注计算机上进行选择。九号彩票线上投注计算机上除设有正常九号彩票线上投注比外,还设有2个扩展功能(如图2),一是为了计量小九号彩票线上投注,可将计量范围扩大到最大可测九号彩票线上投注的1/40,这种功能是在九号彩票线上投注计算机上采用扩展差压分解功能系统,不用更换孔板和差压变送器就可完成;另一个扩展功能就是大九号彩票线上投注侧计量范围的扩张,这是将差压扩大,从而使大九号彩票线上投注侧的计量范围加以扩大的一种系统。另外还有超宽幅范围方式,量程比最大可达1∶180,采用2台差压变送器,各自负担着小九号彩票线上投注范围和大九号彩票线上投注范围的测量,各自独立发信号,九号彩票线上投注计算机则把这些信号分成不同领域进行变换选择,并在各领域进行演算,从而使超宽幅范围在测量上也能保证较高的精度。虽然多投入了1台差压变送器,但是与并列2台九号彩票线上投注计的设备费用相比,既提高了经济效益,又节省了来回切换的麻烦;与采用多块孔板的方法相比,避免了孔板更换,降低了生产操作难度。
b) 孔板元件与二次仪表(差压变送器及九号彩票线上投注积算仪)一体化 传统孔板九号彩票线上投注计在应用中,孔板与二次仪表分开,把差压信号送到中控进行九号彩票线上投注计算,在九号彩票线上投注变化较大的场合,还需配备多块孔板,一体化九号彩票线上投注计完全解决了这一不便,使孔板和二次仪表成为一体,省去了引压管线,减少了故障率,改善了动态特性,方便了安装使用[2],且体积小,节约成本,无需现场更换孔板,只需设定量程比即可,操作方便,受到用户的欢迎。

c) 自动温压补偿功能 孔板九号彩票线上投注计的总精度为± 0.8%~ 5.0%[3],对孔板九号彩票线上投注计来说,密度是影响九号彩票线上投注计特性的最主要参数,而密度又是温度、压力的函数,现场压力温度波动是不可避免的,由此引起的物性参数的变动是使用时产生附加误差的主要原因之一,在高精度测量时应特别注意。由于天然气是可压缩流体,受温度、压力的影响较大,为了保证精确度,常常采用温压补偿。新型孔板九号彩票线上投注计可将压力和温度信号直接送入现场九号彩票线上投注计算机,对九号彩票线上投注进行压力和温度变化时的自动补偿运算,并将精确的九号彩票线上投注值送到中控。但须注意的是,零误差的仪表是没有的,若补偿方法不当,有累积这些仪表误差的可能,增加了故障因素,所以,进行补偿时须慎重考虑。另外,在某些场合,当流体组分发生变化时,就不能采用压力、温度补偿,而应采用密度补偿[2]。
3 发展前景
  随着科学技术的不断发展,与传统孔板九号彩票线上投注计相比,当今智能孔板九号彩票线上投注计发展趋势是一体化、高精度、宽量比的新型九号彩票线上投注计,并拥有补偿功能完善的九号彩票线上投注计算机,具有强大的功能软件,同时设有RS485标准计算机通信接口,可与DCS连接通信,对维护检修提供了方便,在工业生产过程中方便实用。同时,由于新颖的差压变送器可同时测量差压、静压和温度,并经计算单元作气体压力、温度修正或测气体质量九号彩票线上投注,减少了独立的传感器数量,简化管线工程,降低安装费用;减少管线开孔,降低潜在泄露点[4],提高整体可靠性,这些都为智能孔板九号彩票线上投注计更好地应用提供了可靠的技术保证。

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