孔板计量引压装置标准化研究与应用

呼军 常慧 李文学

(中国石油长庆油田分公司,内蒙古鄂尔多斯 017300)

孔板计量引压装置标准化研究与应用

呼军 常慧 李文学

(中国石油长庆油田分公司,内蒙古鄂尔多斯 017300)

孔板流量计将标准孔板与变送器(或差压变送器、温度变送器及压力变送器)配套组成的高量程比差压流量装置,是天然气外输法定计量器具之一,管道气体在孔板前后形成的压差,通过两根导压管连接差压变送器,是流量计算的重要参数。目前集气站外输运行的孔板计量引压装置工艺外观、尺寸,技术指标不统一,管段长短不同和安装倾斜度不足都会导致液体残留、冬季易冻堵,都会导致差压数据的、发生偏差,同时维护、保养和更换难度比较大。本文主要是研究如何实现取压装置的标准化,提高数据的准确率、建设施工效率和工期,降低维护难度。

孔板计量 引压装置

1 阀式孔板流量计简介

孔板流量计是将标准孔板与多参量差压变送器(或差压变送、温度变送器及压力变送器)配套组成的高量程比差压流量装置,可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量。

计算公式：

C-流出系数;ε-可膨胀系数;Α-节流件开孔截面积,M2;Δ P-节流装置输出的差压,Pa;β直径比;ρ-被测流体在I-I处的密度,kg/m3;Qv-体积流量,m3/h;

按照补偿要求,需要加入温度和压力的补偿,根据计算书,计算思路是以50度下的工艺参数为基准,计算出任意温度任意压力下的流量。其实重要是密度的转换。计算公式如下：

也即是要求显示的0度标准大气压下的体积流量。(图1)

图1 孔板流量计工作示意图

图2 典型仪表安装图集-差压变送器流量测量管路连接图

2 孔板引压装置设计和施工现状

在标准设计图“差压变送器流量测量管路连接图”中,对装置具体尺寸和外观并没有详细要求,在现场制作过程中,一是电仪施工人员焊接的管路材料、外观、形状不统一;二是湿气计量要求差压导管有倾斜(1：10～1：100)目前导压管段抬起角度不足,强行抬起后接头容易漏气;三是导压管段过长,施工过程中不仅耗时费力,而且质量不高、标准化程度低。(图2)

不同施工单位、不同施工人员按照设计图纸、经验,制作出的引压装置有许多问题,给投产、使用和维护都带来很大的障碍。

(1)施工人员对图纸理解不一致,焊接技术水平差距大,施工工艺水平底。

(2)对焊机、焊条工作条件标准不掌握,对弯管机等辅助设备操作技能不统一。

(3)对导压钢管、取样截止阀、管件连接件等材质、保存和安装的规范和要求掌握比较少。

(4)传统引压装置的焊接工艺不达标, 尺寸长短不一致,管件间距不一致,三阀组安装距离不匹配。

(5)传统引压装置冬季(尤其在夜间)气温低,积液易冻结;阀组支撑重量大,而沙土比较疏松,管段易下沉。（图3）

3 引压装置产生问题及分析

通过对苏东-X等三座集气站外贸区的计量引压装置的现场调研,现用的引压装置在生产运行过程中(尤其冬季)普遍出现以下问题：一是导压装置倾斜角度不足15-20度,导压管中容易积液,干扰差压数据的准确性;二是如果将导压管段强行抬起回液,装置与流量计接口易漏气,密闭性不好;三是外观不一致,保温后体积大小不同,影响集气站标准化效果;四是装置长期使用后,维护、维修和更换难度大,伴热带长度、保温等都需要更换。

4 引压装置标准化的优势

标准化的孔板计量引压装置,是提高孔板计量装置工作效率、准确率的要求;可以变现场制作为现场安装,提高建站过程电仪施工速度(5套装置的材料领取、现场制作、安装大致需要2-3天);在产建电仪施工人员技术水平层次不齐的情况下,大幅度提高计量装置的施工质量;减低维护维修工作量,缩短更换引压装置(包括保温等)的时间至2小时以内。

图3 现场在用的传统引压装置

5 引压装置优化和现场实施

6月初,在1#集气站进行孔板计量引压装置实验,通过与施工技术员现场交底,旁站监督,逐向对影响因素对应改进,基本实现孔板计量引压装置的标准化。(图4)

由于实验装置还是在建站现场制作,受到图纸、材料、技能、环境(风沙)等影响,装置安装后还存在倾斜度不足的问题,投产效果没有达到预期设想的效果。

在2#集气站孔板计量实验装置总结过程中,提出了新的改进的要求,包括压变和差压变送器接口预留好,或者直接带差压变送器;自带20度的倾角,便于导压管内液体回流;整体长度宜短不宜长。(图5)

通过对孔板计量引压装置进行AUTOCAD图纸设计,结合施工单位实际情况,确定通过项目组材料组委托孔板计量装置厂家进行焊接制作,将引压装置成品化,电仪施工人员现场安装。

8月份,厂家发出样品通过现场安装实验,各项指标都能够达到设定目标的要求,技术指标合格。

6 效果分析

优点包括：一是通过优化后的孔板计量引压装置自带的倾斜角度,在微伴热情况下,积液靠重力回流,可以有效的解决非标准型孔板流量计导压管在冬季运行中容易发生积液冻堵的问题;二是可以将成品孔板计量引压装置作为备件,更换简单;标准化效果良好;节约建站过程制作导压装置的时间(5套装置的材料领取、现场制作、安装大致需要2-3天)。

缺点包括：成品孔板计量引压装置总长度超过50CM,不能满足计量分离器DN80和DN50管段间50CM距离的要求。

针对不足之处,可以根据现场工作的时间进度、安装要求和人员技能分别从三个方面得到好的解决效果,一是按照设计图纸,提前要求厂家调整孔板流量计的操作端方向;二是现场调整孔板流量计的操作端方向;三是孔板本体安装调整。