差压零位漂移对标准孔板流量计流量的影响

陈芳丽

中国石化中原油田分公司天然气产销厂 河南 濮阳 457000

摘要：天然气产销厂主要的计量方式采用的是变送器（流量管理器）配标准孔板的差压式流量计，该类型流量计的检定周期为一年，在一个检定周期内，仪表的差压零位会随着时间或温度而发生变化，这个微小的变化会对该类型流量计的流量计量产生何种程度的影响，是亟待研究的一项重要内容。为此，通过在实验室内开展各项试验，对差压零位漂移进行数值模拟，找出差压零位漂移对不同气质，不同运行范围，特别是低限运行时的流量影响的规律，指导厂内各区站的日常检查。并通过大量的试验及对试验数据的归类分析，找出了差压零位漂移对流量计量影响的规律。

关键词：差压零位漂移；标准孔板流量计；流量分析

1现状调查

1.1该类仪表的使用情况

通过对全厂在用的流量计进行调查发现，我厂在用标准孔板流量计为170台，旋进旋涡流量计为61台，其它类型流量计，标准孔板流量计占到了全厂流量计总数的72.3%。该类仪表的压力及差压变送器的精度均为0.2级。

1.2该类仪表的运行情况

为了便于对该类型仪表的线性稳定性进行分析，我们选取了2台编号分别为T233648、T233651型号为2010TC的多变量变送器和2台编号分别为17961225、15841265型号为103的流量管理器近三年来的差压检定记录并对该表的线性度计算，整理汇总发现我厂在用的三合一变送器和流量管理器具有极佳的线性稳定性，所以得出结论：

该类型仪表的差压零位发生漂移，将直接导致检定拟合曲线的整体漂移，也就是说，差压零位漂移量将直接导致各检定点的测量值发生与零位漂移量大小几近相同、方向也相同的变化量，从而对计量的数据产生影响。

2实验过程

在该项目开展前，制定了详细的实验实施方案，并严格按照实施方案进行实施。

选取了一台编号为16970037型号为FB103的流量管理器来完成整个实验数据的采集工作，该表差压最大基本误差为0.03%，静压最大基本误差为0.02%，差压线性度为0.03%，静压线性度为0.02%，流量积算部分的最大基本误差为0.01%。该表2020年4月26日检定合格，能满足该项实验的全部要求。

此次使用的标准器为MC5多功能校验仪，精度等级为0.05级，差压量程为（0-100）kPa,2020年6月19日经中国计量院检定合格。

2.1干气条件下差压零位漂移的影响

采用了中开线2020年4月份的组分来完成该项实验，分别完成了差压零位漂移0.001 kPa条件下的数值模拟、差压零位漂移0.02kPa条件下的数值模拟、差压零位漂移0.05kPa条件下的数值模拟、差压零位漂移0.1kPa条件下的数值模拟。

2.2伴生气条件下差压零位漂移的影响

采用了濮一联来气2020年5月份的组分来完成该项的实验，完成了假设差压零位漂移0.02kPa的实验，经过比较发现，伴生气在0.02kPa漂移量影响下的流量变化量和干气在0.02kPa漂移量影响下的流量变化量一致，所以得出结论：差压零位漂移量对流量的影响与气质条件无关。

2.3零位负漂移的影响

采用同样的实验方法，对同样的干气组分、在同样的计量条件下，差压零位发生负漂移的影响进行了分析，通过和差压零位正漂移0.001 kPa的数值模拟量进行比较，可以发现：负向的差压零位漂移对计量结果的影响与相同条件下正向差压零位漂移的影响量数值相同，方向相反。

2.3实验结论

根据国标18603-2001《天然气计量系统技术要求》中对于不同等级的计量系统的划分，统计了天然气产销厂使用差压式流量计的不同等级计量点的情况。通过统计发现，本厂输气量符合《天然气计量系统技术要求》中各等级输气量要求的计量点共有53个，体积流量仪表需满足的计量准确度要求为1.0%-1.5%。

对标准孔板配压力变送器的差压式流量计在标准参比条件下体积流量测量的不确定度进行了估算：这样系统完全满足GB/T18603-2001中对于测量系统准确度在1.0%-1.5%的要求。

接下来，将考虑差压零位漂移的影响。将实验的数值模拟结果进行了汇总，并将以上各点的差压零位漂移引入的分量带入不确定度估算的公式，在假定其余不确定度分量不变的情况下，通过数据分析，可以知道：

如果现场在用的差压式流量计的计量准确度满足1.0%的要求，考虑零漂的影响，则要求现场在用的差压必须运行在5kPa以上；如果现场在用的差压式流量计的计量准确度满足1.5%的要求，考虑零漂的影响，则要求现场在用的差压必须运行在3kPa以上。

3现场应用情况

3.1现场运行情况调查

深入现场调查了天然气产销厂各输、配气站差压式流量计的运行情况，本厂使用差压式流量计的计量点共169个，符合《天然气计量系统技术要求》中各等级输气量要求的计量点共有53个,其中在用的低于5kPa运行的计量点有8个。

（1）中开站高压脱中325计量曲线

从这张历史曲线中（图1），可以明显地看出，该计量点的差压运行在1.5kPa以内，现场检查时该表的差压零位为0.009kPa,零位点的引用误差为0.015%。采用数值模拟的方法，算出了差压运行点（0.5kPa）的流量为7.6903万立方米/天，由于零位漂移导致了0.089万立方米/天的变化量，占总流量的1.15%。

（2）文二联六厂来气计量曲线

从这张历史曲线（图2）中，可以明显地看出，该计量点的差压运行在0.86kPa以内，现场检查时该表的差压零位为0.012kPa,零位点的引用误差为0.0152%。采用数值模拟的方法，算出了差压运行点（0.8kPa）的流量为2.7259万立方米/天，由于零位漂移导致了0.029万立方米/天的变化量，占总流量的1.06%。

通过上述的调查，发现天然气产销厂部分的计量点存在差压运行过低的问题，由于差压零位漂移导致的输差的绝对值大约在1.6万立方米/天。

3.2经济效益评价

如果能通过更换合适孔径的孔板或者进行必要的计量改造来保证差压运行的合理运行，按天然气1元/立方米计算，则可创效：1.6万立方米/天*365天=584万元/年。

4结论

由于仪表的零位漂移是固有存在，不能完全消除的，为了减小差压零位漂移对计量的影响，必须保证差压式流量计的静差压特别是差压运行在合理的范围内。

通过实验，总结出了针对不同的输气量，差压式流量计的差压的最佳运行的低限范围，即：

如果输气量在12万立方米/天-120万立方米/天，现场在用的差压式流量计的计量准确度需满足1.0%的要求，考虑零漂的影响，则要求现场在用的差压必须运行在5kPa以上；

如果小于输气量在1.2万立方米/天-12万立方米/天，现场在用的差压式流量计的计量准确度需满足1.5%的要求，考虑零漂的影响，则要求现场在用的差压必须运行在3kPa以上。

参考文献：

[1] 王传峰.天然气流量计设备误差分析与检测[J].中国设备工程.2020,17（05）:112-114.

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