朱安慶（大慶油田工程有限公司）

流量計(jì)算機(jī)校準(zhǔn)的常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法

朱安慶（大慶油田工程有限公司）

天然氣計(jì)量通常依據(jù)流量計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)。流量計(jì)算機(jī)通過(guò)采集現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力、氣體組分等進(jìn)行工況體積量與標(biāo)況體積量之間的換算。通過(guò)分析工況標(biāo)況流量轉(zhuǎn)換公式，將流量計(jì)算機(jī)校準(zhǔn)問(wèn)題歸納分類?？偨Y(jié)校準(zhǔn)過(guò)程常見(jiàn)的問(wèn)題，分析后找出問(wèn)題的產(chǎn)生原因并提出了解決方法，確保流量計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確度和正常運(yùn)行。在石化工業(yè)上，提高流量計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確度可以提高物料配比準(zhǔn)確性，保證產(chǎn)品質(zhì)量和純度，節(jié)約原料減少?gòu)U料，降低污染物排放，降低因不精確測(cè)量導(dǎo)致多送物料的輸送能耗，實(shí)現(xiàn)物料平衡和能量平衡的目的。

流量計(jì)算機(jī)；校準(zhǔn)；示值；誤差；節(jié)能減排

在天然氣計(jì)量通常依據(jù)標(biāo)況體積流量。流量計(jì)算機(jī)采集流量計(jì)數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度壓力等參數(shù)，按照數(shù)學(xué)模型對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并分析處理，計(jì)算出相應(yīng)的標(biāo)況流量數(shù)據(jù)。必須對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，才能保證天然氣的計(jì)量準(zhǔn)確。自2005年JJG 1003—2005《流量積算儀檢定規(guī)程》施行以來(lái)，流量計(jì)算機(jī)在使用方面[1-2]研究較多，在檢定或校準(zhǔn)方面[3-5]的論文較少。筆者對(duì)校準(zhǔn)過(guò)程中導(dǎo)致流量示值誤差偏大和校準(zhǔn)完成后導(dǎo)致流量計(jì)算機(jī)不能正常運(yùn)行兩方面因素進(jìn)行總結(jié)分析，并提出了解決方法。

1 校準(zhǔn)過(guò)程中導(dǎo)致流量示值誤差偏大因素

天然氣工況流量轉(zhuǎn)化為標(biāo)況流量，依據(jù)下列公式：

式中：Qn——標(biāo)準(zhǔn)參考條件下氣體體積流量，Nm3/h；

Qm——工況條件下氣體體積流量，m3/h；

Pm——工況條件下氣體壓力，k Pa；

Pn——標(biāo)準(zhǔn)參考條件下氣體壓力，101.325 kPa；

Tn——標(biāo)準(zhǔn)參考條件下氣體溫度，20℃；

Tm——工況條件下氣體溫度，℃；

Zn——標(biāo)準(zhǔn)參考條件下氣體壓縮系數(shù)；

Zm——工作條件下氣體壓縮系數(shù)；

V——工況條件下氣體流速，m/s；

d——工況條件下傳感器內(nèi)徑，m。

如果流量校準(zhǔn)示值誤差較大，那么誤差產(chǎn)生的因素就一定在Pn和Tn、Pm和Tm、Zn和Zm、Qm或V這四組量之間。

1）流量核算Qn示值誤差0.300%～0.350%（表1）。

表1 校準(zhǔn)結(jié)果數(shù)據(jù)

原因分析：組態(tài)Pn誤設(shè)為101 kPa。流量計(jì)算機(jī)中設(shè)置的Pn和Tn均參與計(jì)算，不能隨意舍入。

解決方法：將標(biāo)況壓力改為101.325 k Pa。

2）流量計(jì)算機(jī)顯示壓縮因子計(jì)算錯(cuò)誤，內(nèi)容為Znerror，流量校準(zhǔn)誤差較大。

原因分析：氣體組分有錯(cuò)誤，如組分之和偏離100%太大或輸入了一個(gè)負(fù)的氣體組分，導(dǎo)致Zn和Zm計(jì)算錯(cuò)誤。

解決方法：在軟件內(nèi)查看氣體組分，是否有誤輸入。

3）流量計(jì)算機(jī)計(jì)算出的Zn和Zm值與國(guó)家站軟件計(jì)算值偏差較大。檢查中發(fā)現(xiàn)將氣體組分設(shè)置為選用keypad值時(shí)，實(shí)際使用值select值與keypad值不一致。

原因分析：廠家組態(tài)誤操作造成物理地址不對(duì)應(yīng)。keypad值實(shí)際尋址為Downlord值。

解決方法：使用select值進(jìn)行校準(zhǔn)。

4）流量計(jì)算機(jī)計(jì)算出的Zn和Zm值與國(guó)家站軟件計(jì)算值偏差較大。檢查中發(fā)現(xiàn)流量計(jì)算機(jī)算出的密度值與國(guó)家站軟件計(jì)算值差別很大。

原因分析：流量計(jì)算機(jī)組態(tài)中STANDARD DENSITY Mode Status應(yīng)設(shè)置為compress（壓縮法），受檢單位誤設(shè)置為CV（熱值法）。

解決方法：改回compress（壓縮法）。

5）S600計(jì)算出的Qm值與國(guó)家站軟件計(jì)算值有偏差。

如表2、表3所示，同一臺(tái)流量計(jì)算機(jī)采用不同的溫度校準(zhǔn)，示值誤差相差了4倍。

表2 氣體為17℃時(shí)流量校準(zhǔn)結(jié)果數(shù)據(jù)

表3 氣體為73℃時(shí)流量校準(zhǔn)結(jié)果數(shù)據(jù)

原因分析：S600計(jì)算出的Qm值采用修正公式計(jì)算，加入了溫度壓力修正系數(shù)，屬于Qm與V換算問(wèn)題。

在S600流量計(jì)算機(jī)中，工況體積流量的計(jì)算公式為：

式中：Qm——溫度、壓力修正后的工況流量，m3/h；

V——天然氣流速，m/s；

d——超聲流量計(jì)表體內(nèi)徑，m；

CP——壓力對(duì)工況流量的修正系數(shù)，由公式（3）計(jì)算所得；

CT——溫度對(duì)工況流量的修正系數(shù)，由公式（5）計(jì)算所得；

MF——校準(zhǔn)系數(shù)；

CF——管道流體流速分布系數(shù)。

式中：S——超聲流量計(jì)表體材質(zhì)壓力膨脹修正系數(shù)，由公式（4）計(jì)算所得；

PL——壓力，k Pa；

PCAL——標(biāo)定內(nèi)徑時(shí)的壓力，通常為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)大氣壓。

式中：E——楊氏模量；

D——超聲流量計(jì)表體外徑，m；

d——超聲流量計(jì)表體內(nèi)徑，m。

式中：L——超聲流量計(jì)表體材質(zhì)所對(duì)應(yīng)的線性溫度修正系數(shù)，℃-1；

TL——溫度，℃；

TCAL——超聲流量計(jì)標(biāo)定內(nèi)徑時(shí)的溫度，通常為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度。

從公式（2）、（3）、（5）可以看出，工況壓力越高，工況溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度偏離越大，管壁越薄，校準(zhǔn)偏差越大。

解決方法：如果流量計(jì)檢定時(shí)已經(jīng)對(duì)輸出信號(hào)做出了修正，那么流量計(jì)算機(jī)不能再次修正，否則形成了二次修正。

2 校準(zhǔn)完成后導(dǎo)致流量計(jì)算機(jī)不能正常運(yùn)行因素

1）流量校準(zhǔn)后，顯示超聲流量計(jì)通道報(bào)警，內(nèi)容為us1 paths，消除不掉。

原因分析：警報(bào)為聲道號(hào)定義錯(cuò)誤。因?yàn)樾?zhǔn)完畢后，流量計(jì)算機(jī)記錄的還是校準(zhǔn)時(shí)虛擬流量計(jì)狀態(tài)，連接現(xiàn)場(chǎng)超聲流量計(jì)信號(hào)反而不識(shí)別。

解決方法：重啟流量計(jì)算機(jī)，讓其自檢，流量計(jì)算機(jī)和流量計(jì)匹配后，該報(bào)警就會(huì)消除。

2）流量校準(zhǔn)后，顯示超聲流量計(jì)通訊報(bào)警，內(nèi)容為us1 comms，消除不掉。

原因分析：警報(bào)為在最近的5秒內(nèi)沒(méi)有從流量計(jì)得到的一個(gè)有效的通訊信號(hào)。因?yàn)樾?zhǔn)完畢后，流量計(jì)算機(jī)記錄的還是校準(zhǔn)時(shí)虛擬流量計(jì)狀態(tài)，連接現(xiàn)場(chǎng)超聲流量計(jì)信號(hào)反而不識(shí)別。

解決方法：重啟流量計(jì)算機(jī)，讓其自檢，流量計(jì)算機(jī)和流量計(jì)匹配后，該報(bào)警就會(huì)消除。

3）校準(zhǔn)完畢，停止輸入虛擬量，流量計(jì)算機(jī)工況流量還是按校準(zhǔn)時(shí)計(jì)算。

原因分析：流量計(jì)算機(jī)記憶的還是校準(zhǔn)時(shí)的虛擬流量，連上流量計(jì)信號(hào)線反而不識(shí)別。

解決方法：重啟流量計(jì)算機(jī)，該現(xiàn)象就會(huì)消除。

4）校準(zhǔn)完成后，現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)算機(jī)正常工作，流量計(jì)算機(jī)與上位機(jī)通訊正常，上位機(jī)顯示未連接上。輪詢無(wú)效。

原因分析：上位機(jī)程序設(shè)計(jì)，即檢查到流量計(jì)算機(jī)狀態(tài)異常后，上位機(jī)顯示區(qū)域狀態(tài)異常。

解決方法：重啟上位機(jī)，該現(xiàn)象就會(huì)消除。

5）S600流量計(jì)算機(jī)有時(shí)上下游閥門(mén)全部關(guān)閉，聲速仍然存在。比如某站1路輸氣管道停運(yùn)之后，還顯示流量0.05 m/s（工況），對(duì)應(yīng)計(jì)量300 m3/ h（標(biāo)況）。

原因分析：由于超聲探頭自擊造成。

解決方法：需廠家維護(hù)。

6）將流量計(jì)算機(jī)設(shè)置為維護(hù)模式時(shí)，流量計(jì)算機(jī)“refuse”。

原因分析：超聲波流量計(jì)閥門(mén)密封不嚴(yán)，產(chǎn)生流量或超聲波流量計(jì)內(nèi)氣流紊亂。S600流量計(jì)算機(jī)檢測(cè)出有氣體流速就不允許更改模式。

解決方法：先將聲速由“calculate”改為“keypad”，并將keypad值設(shè)為0。

7）做完流量校準(zhǔn)恢復(fù)后，流量計(jì)算機(jī)仍有0.1～9 m3/h的流量隨機(jī)波動(dòng)。

原因分析：相鄰管道輸氣，調(diào)壓撬調(diào)壓，導(dǎo)致氣壓不穩(wěn)，頻繁觸發(fā)。

解決方法：將計(jì)量撬上下游閥門(mén)關(guān)死。

8）現(xiàn)場(chǎng)壓變顯示在99.7 k Pa左右波動(dòng)，流量計(jì)算機(jī)顯示值在8000（keypad值）和100.x左右波動(dòng)。報(bào)警內(nèi)容為“P min alarm”。

原因分析：壓力報(bào)警下限設(shè)置過(guò)低，為100 k Pa。這樣現(xiàn)場(chǎng)通訊值如果低于100 k Pa，流量計(jì)算機(jī)顯示keypad值。

解決方法：將報(bào)警下限設(shè)置調(diào)高，比如設(shè)置為110 kPa。

3 結(jié)語(yǔ)

能源計(jì)量管理通過(guò)計(jì)量量化作為基本依據(jù)，不僅衡量能源節(jié)約與浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)指導(dǎo)合理使用能源和節(jié)能減排具有重要意義[6]，也對(duì)流量計(jì)算機(jī)精度有了更高的要求。

針對(duì)貿(mào)易交接場(chǎng)合，提高流量計(jì)算機(jī)精度可以提高貿(mào)易交接的準(zhǔn)確性和公正度，通過(guò)減少計(jì)量誤差，直接體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益，減少貿(mào)易糾紛；針對(duì)物料配比場(chǎng)合，提高流量計(jì)算機(jī)精度。流量計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確度的提高，可以提高物料配比準(zhǔn)確性，保證產(chǎn)品質(zhì)量和純度，節(jié)約原料減少?gòu)U料，減少污染物排放，降低因不精確測(cè)量導(dǎo)致多送物料的輸送能耗；針對(duì)過(guò)程控制場(chǎng)合，提高流量計(jì)算機(jī)可以提升過(guò)程控制的精確性，保證物料平衡和能量平衡等工藝目的實(shí)現(xiàn)，從而提高成品率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

[1]張金剛.OMNI流量計(jì)算機(jī)的使用[J].油氣田地面工程，2014，33（8）：84.

[2]劉曉光.OMNI流量計(jì)算機(jī)冗余系統(tǒng)[J].油氣田地面工程，2014，33（8）：83.

[3]張健，王維宣，白秋萍.流量計(jì)算機(jī)檢定測(cè)試方法的探討[J].油氣田地面工程，2004，23（5）：34.

[4]段慧明，徐瑞豐.流量計(jì)算機(jī)對(duì)天然氣計(jì)量準(zhǔn)確度的影響[J].中國(guó)計(jì)量，2006，（3）：73-74.

[5]沈超，劉博韜.流量計(jì)算機(jī)校準(zhǔn)測(cè)試方法[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2016，43（4）：46-47.

[6]柴燕，王子維，朱成萬(wàn).完善能源計(jì)量促進(jìn)節(jié)能降耗[J].計(jì)測(cè)技術(shù)，2010，30（2）：40-43.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.05.008

2017-02-22

（編輯 賈洪來(lái)）

朱安慶，工程師，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器專業(yè)），從事計(jì)量測(cè)試與研究工作，E-mail：zhuaq_dod@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)西苑街42號(hào)，163712。