人工操作不当对孔板流量计的影响及其防范措施

李剑

中国石油西南油气田分公司 川西北气矿计量监测中心（四川 江油 621700）

0 引言

孔板流量计历史悠久、应用广泛，它的原理是利用节流装置使被测流体流速增加、静压降低，在节流件前后产生压差，利用压差与流量的对应关系来衡量流量的大小[1]。孔板流量计的特点是结构坚固、价格低廉、制造容易、性能稳定、使用寿命长、适用范围广、经验数据成熟。标准孔板流量计实现了统一标准，按统一标准制造安装的孔板流量计无需实流标定即可投入使用，这一优点为孔板流量计的制造和应用带来便利，是目前天然气流量计量系统中应用最多的流量计，特别是在大管径天然气流量计量中获得广泛应用[2-5]。

由于孔板流量计仅有孔板是易损件，为便于检查、清洗和更换孔板，孔板流量计普遍采用一次装置与二次装置分开的分体设计，这样设计的好处是：检查、清洗和更换孔板时仅需拆装一次装置，大幅降低了维保工作量；只需更换孔板就能保持流量计如新，有利于保持计量性能；除孔板外其余部件可长期重复使用，有效降低了使用成本。但分体设计也带来信号传输距离远、途经环节多、空间跨度大等问题，由此增加了发生故障的几率。因此孔板流量计是一种从设计、制造、安装、标定、操作5个环节要求都很严格的仪表，任何一个环节的失误都可能产生较大的误差。其中设计、制造、安装、标定环节都有严格的国家标准可供执行，而操作环节目前无统一标准，通常由现场人员根据各自经验执行运行操作和维保操作，现场人员操作水平对孔板流量计的运行状态有决定性影响，如果操作不当常常会对孔板流量计的计量结果产生不利影响，甚至引起较大的附加误差[6-9]。实际上设计、制造、安装、标定环节都是由经国家资质认证的正规专业机构按国家标准负责完成，其出现错误的可能性较小，孔板流量计出现较大附加误差多数是因为现场操作不当造成的。因此分析了解操作因素对孔板流量计准确度的影响，对保障准孔板流量计的准确计量有重要作用。

1 操作不当对孔板流量计的影响及其防范措施

孔板流量计现场操作包含运行操作和维保操作，涉及孔板流量计的一次装置（节流装置）、二次装置（导压管、变送器与流量计算机）。孔板流量计的运行状态与操作密切相关，操作不当容易使孔板流量计的运行处于不正确状态，不仅影响本部位的正常运行，而且对孔板流量计的最终计量结果都会产生不利影响。通过长期的统计和分析，下列操作不当较为常见，容易形成较大的附加误差，应注意识别和防范。

1.1 一次装置部分

一次装置是差压信号产生的源头，若操作不当会产生失准的差压信号，然后传送给二次装置，使二次装置得出错误的测量结果。以下操作不当会形成较大的附加误差。

1）孔板反装：在检查、清洗、更换孔板过程中，安装孔板时把孔板上下游方向装反，造成缩脉后移，形成较大的附加误差。安装孔板时应将孔板开孔的喇叭口向下游方向安装。

2）孔板偏心：夹持器安装孔板，孔板锐孔圆心与测量管轴线不重合，使缩脉周向不对称。安装孔板时在多个径向，仔细核对调整孔板边缘与夹持器边缘距离至一致；如果使用了孔板夹紧环应注意夹紧环对中；拧紧夹持器螺栓时注意对称、均匀上紧,防止不对称挤压造成孔板偏移。

3）孔板夹持器密封垫加工不规范或安装偏心，造成密封垫伸入测量管内干扰流场。应选用尺寸合格的密封垫，安装时在多个径向仔细核对调整密封垫边缘与夹持器边缘距离至一致。

4）密封端面黄油涂抹过多过厚，孔板夹持器上紧后多余的黄油挤入测量管内干扰流场。密封端面黄油应涂抹均匀、全面、尽量薄。

5）上夹持器螺栓时未对称、均匀、渐进地拧紧周向螺栓，造成孔板受力不均而变形。应对称、均匀、渐进地拧紧夹持器周向螺栓。

6）孔板长期不清洗会粘上污垢，改变孔板几何轮廓，形成附加误差。应定期清洗孔板。

7）孔板清洗或检测时不慎碰撞、划伤、锐角碰缺口或跌落，改变了孔板几何轮廓。应拿紧抓稳，轻拿轻放，防碰防划。

8）对水平安装的气体工质孔板，积液会减少测量管流通面积，不仅造成实际孔径比偏离名义孔径比，而且较多的积液会影响流束收缩的周向对称性，使标准孔板缩脉偏心。应按时定期排除孔板上下游的积液，尤其是上游的积液。

9）测量管内壁腐蚀、结垢、脏污会改变测量管流通面积，使实际孔径比偏离名义孔径比。应定期检查清理测量管内壁，清管后使用重新测量的测量管内径。

10）孔板锐孔磨损较大时也会使实际孔径比偏离名义孔径比。应按计量检定机构给出的检定周期及时送检，当被测工质有较多固体颗粒时应适当缩短检定周期。

1.2 二次装置部分

二次装置包括导压管、差压变送器、温度变送器和流量计算机，该部分涉及环节多、空间跨度大，所以发生故障的几率大，操作不当会影响孔板流量计的运行状态，形成较大的附加误差。

1.2.1 导压管

1）导压管上的接口、焊缝、阀门盘根、排污阀和排气阀泄漏会降低该导压管内的压力值，造成静压或差压信号失真。定期用洗洁精稀释液喷涂接口、焊缝、阀门盘根查漏，排污阀和排气阀要关严，当发现压力或流量异常时要及时查漏除漏。另一种查漏方法是在平衡阀关闭的情况下，关闭上、下游取压口截止阀，观察变送器差压值是否保持稳定，若差压值下降表示上游导压管路泄漏，若差压值上升表示下游导压管路有泄漏，若差压值快速归零表示上、下游导压管路同时存在泄漏或平衡阀内漏。

2）导压管中气相工质混入液体，或液相工质混入气体，不同相的流体因密度和热膨胀系数不同容易造成静压位能改变，带来附加误差。应注意观察压力和流量的异常变化，对气相工质及时从排污阀排放混入的液体，对液相工质及时从排气阀排放混入的气体。

3）同相但不同质的流体混入导压管，不同质的流体因密度不同容易造成附加误差，这种情况在测量液体较明显。应定期及时从排污阀排液，必要时可从变送器或靠近变送器的接口处排放。

4）工质中的杂质、脏物、油脂等堵塞导压管，造成不能传压。平时应多注意观察差压和流量的异常变化，定期对导压管进行放空、排污及蒸汽吹扫，确保导压管畅通。

5）冬季或寒区的低温导致导压管内液体或湿气结冰堵塞。平时应多注意观察差压和流量的异常变化，低温季节适当增加排污次数，对导压管路进行保温，或增加加热补偿保温措施。

6）平衡阀内漏造成差压值减小甚至归零，使流量值偏小。关闭平衡阀时，对有内漏关不严的平衡阀要及时更换。

平衡阀内漏鉴别方法：在流量较大时关闭三阀组的平衡阀、正压阀和负压阀，观察变送器差压值是否保持稳定，若出现快速下降趋零证明平衡阀内漏造，需更换平衡阀。

7）在启停仪表时，三阀组开关顺序错误会使差压变送器测量元件（膜片或膜盒）单向受压和受热，容易造成难以恢复的轻微塑性变形，造成零位偏移和附加误差。开三阀组时应先开平衡阀，再依次打开正压阀和负压阀，最后关闭平衡阀。关三阀组时先开平衡阀，再依次关闭正压阀和负压阀。

8）仪表启动时需要把工质从测量管道引入变送器测量室，若变送器测量室未排空就无法保证整个导压管路的工质流体单相单质，造成静压位能改变，带来附加误差。启动仪表时应拧开变送器测量室的排空丝堵，排掉无用的气体，确保导压管路流体单相单质。

1.2.2 差压变送器和流量计算机

1）启用差压变送器前未校零位：不校零位易造成零位偏移，使差压变送器读数整体偏移失准。启用差压变送器前，应关闭上、下游取压口截止阀,打开排污阀排空介质，打开平衡阀和变送器测量室排空丝堵，在变送器正负测量室完全等压（差压等于零）时校正差压变送器零位。

2）孔板锐孔孔径输错：检定或更换孔板后未按新检定证书出具的锐孔孔径输入参数。应用最新的检定证书数据。

3）输错测量管内径参数：对测量管内壁清理后测量管内径会发生变化，不及时在流量计算机上更改会使实际孔径比偏离名义孔径比。应用最新的测量管内径测量数据。

4）输错气体组分气质参数：气体组分的变化会引起天然气相对密度的改变，最终影响体积流量的计算结果。应用最新的测量数据。

5）输错当地大气压：各地大气压不同。应用当地大气压的测量数据。

2 结束语

孔板流量计的设计、制造、安装、标定4 个环节属于先天因素，而操作环节为后天因素，在先天因素已确定的情况下，操作环节决定着孔板流量计的运行状态，对孔板流量计的计量性能影响大、可塑性强，需要引起足够重视。为了防止人工操作不当对孔板流量计性能的影响，分析和掌握孔板流量计在使用过程中人为因素产生误差的原因是一项重要工作，因此应注意总结不当操作的类别和项目，研究有效的防范措施，增强操作人员对不当操作的识别和防范能力，减小不当操作的发生几率，使孔板流量计始终处于正确的运行状态，从而保证计量结果的准确可靠。