哈尔滨理工大学专科生毕业论文
高等教育自学考试质量技术监督管理专业毕业设计
题目：天然气孔板流量计量的误差分析及改进专业：质量技术监督管理
考号： 400109171024
考生姓名：韩陆 _
指导教师：王伟华
哈尔滨理工大学
2010 年 8月 30 日
摘要
随着工业自动化技术的发展，变频器的应用越来越广泛，其优良的调速性能和明显的节能效果也被人们日益称道，但变频器在运行过程中产生的谐波对电网的危害也愈发严重，因此，抑制谐波干扰，改善电能质量的要求也越来越迫切。
本文对变频器的原理进行了阐述，并对应用过程中存在的谐波干扰问题，进行了详细地阐述，提出了解决的办法
关键词变频器，谐波，滤波，变频器干扰
Abstract
As a kind of high quality natural energy and chemical raw materials, its measurement more and more attention by people. So the gas measuring work appears especially important, and the accuracy of the measurement of gas flow in the use of natural gas is an important problem must be solved. In enterprise production and management of flow measurement is a daily basis of important technologies. Accurate measurement of gas can not only fair trade settlement, and can improve the production process, improve product quality, reduce production cost and improve the economic benefit and social benefit.
Gas metering with differential flowmeter is now the orifice flowmeter. In actual production, due to the influence of the orifice flowmeter measurement error reason is very complex, often leads to its cannot satisfy the measurement accuracy requirements. Therefore, find out the measuring error and improvement measures are proposed for practical production activities has important significance.This measure error, use from conditions change error, error and calculating coefficients of temperamental conditions caused by error, and other factors are analyzed in terms of the error caused by five factors of measuring error, and puts forward the strictly according to the standard processing orifice plate, correct installation and rational selection of differential pressure range, eliminate pulsation, reduce the flow, reasonable solution excess ripple, strengthening the daily management, the parameters reasonably fixed quantity, is to ensure that the gas measurement accuracy of traceability and effective measures and using can change orifice plate and customized throttle device, expand the scale range throttle device, promoting the development of
automation intelligent measuring ways and uses of computer numerical solution flow improvement measures of six aspects.Finally the future development direction of the orifice flowmeter.
Key words Gas measurement；Orifice flowmeter；Error analysis；Measures for improvement
目录
摘要.......................................................... I ABSTRACT....................................................... I I 第1章绪论. (1)
1.1天然气流量计量的重要性 (1)
1.2我国天然气计量的发展现状及发展趋势 (1)
1.2.1我国天然气的发展现状 (1)
1.2.2天然气计量的发展趋势 (4)
1.3进行孔板流量计误差分析和改进的意义 (5)
第2章天然气计量仪表分类 (7)
2.1天然气流量计量标准 (7)
2.2天然气计量仪表的分类 (8)
2.2.1孔板流量计 (8)
2.2.2气体涡轮流量计 (12)
2.2.3超声波气体流量计 (13)
2.2.4其他新型流量计量技术 (13)
第3章孔板流量计流量计量的误差分析及改进 (15)
3.1引起误差的主要因素 (15)
3.1.1计量仪表误差 (15)
3.1.2使用条件变化引起的误差 (16)
3.1.3气质条件引起的误差 (17)
3.1.4计量系数引起的误差 (17)
3.1.5其他原因引起的误差 (18)
3.2相关的改进措施 (19)
结论 (22)
参考文献 (23)
致谢 (24)
第1章绪论
1.1天然气流量计量的重要性
流量测量是研究物质量变的科学，质量互变规律是事物联系发展的基本规律，因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体，凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题。流量和压力、温度并列为三大检测参数。对于一定的流体，只要知道这三个参数就可计算其具有的能量，在能量转换的测量中必须检测此三个参数。能量转换是一切生产过程和科学实验的基础，因此流量和压力、温度仪表一样得到最广泛的应用。
天然气作为一种优质能源和化工原料，其计量越来越被人们重视，所以天然气计量工作显得尤为重要，而天然气流量计量的准确性是天然气使用中必须解决的一个重要问题。在企业生产和经营管理中流量计量是一项日常进行的重要的技术基础工作。天然气的准确计量不但能公平的贸易结算，而且能改进生产工艺，提高产品质量，降低生产成本，提高经济效益和社会效益。
天然气流量是油气田勘探开发、科研、生产和经营分析论证的重要依据；是制定或调整天然气开发方案和经济结算方面的理论基础；同时也是企业内部经营管理、计算和考核各类设备的经济技术指标，制定或调整远景规划及年度规划方面不可缺少的数据。目前，谈到天然气的计量实际上就是天然气流量的测量，它是在天然气流动过程中间接测量的，测量的准确度取决于整套测量系统的合理设计、建设、操作和维护等全过程的质量。为了保证计量系统按统一的技术要求进行全面质量管理以及天然气计量的准确度，制定科学合理的天然气计量标准是非常必要的。
由此可见，天然气流量计量作为监视天然气开发生产、集输处理和供气全过程的“眼睛”，是做好各项工作的技术保障，它的准确也是计量工作的基本要求
1.2我国天然气计量的发展现状及发展趋势
1.2.1 我国天然气的发展现状
流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统，古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。自那以后，18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成，如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及靶式流量计等。20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长，才促使仪表迅速发展，微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代，新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今，据称已有上百种流量计投向市场，流量测量中许多棘手的难题可望获得解决。
我国天然气计量起步较晚，在仪表的使用和选型上，主要以孔板为主，其比例约占88%，采用的是几何检定法。从20世纪70年代以来，我国参照国外系列标准，结合自己的实际情况，在天然气仪表的设计选型、使用、安装、维护、管理、气质分析等方面作了相应的工作，得出一些较重要的结论，同时对现场阻力件、复杂工况影响，摸索出了一些成熟的经验，在标准方面，形成了《天然气流量的标准孔板计量方法》(SY/T6143-1996)
标准、等效采用ISO5167并形成了GB2624标底。但就天然气流量计量总体技术与水平而言，与国外相比还存在显着差距。例如，我国大量使用的孔板节流装置及其二次仪表双波纹管差压计的计量技术，由于其固有的缺陷，如孔板在使用过程中的不断磨损、腐蚀，阻力件组合形式远不止标准规定的7种情况，现场旋涡流、脉动流等影响因素复杂，对于气量波动大、变化频率高的状况适应性差，导压管易引起信号滞后，因此不能保证其计量准确度。
近几年来，我国天然气计量技术的现状具体可概括有如下几点：
图1-1智能化的标准孔板构造图
Figure 1-1 Intelligent Standard Orifice Plate Tectonic Map
1.孔板节流装置二次仪表智能化。在二次仪表方面，对部分天然气计量装置进行了改造，现场逐步采取配用智能压力变送器、温度变送器，流
量计算机以取代双波纹管差压计，从而实现计量自动化。该系统变送器具有准确度高、稳定性好，可利用它的通讯功能进行在线故障诊断、组态和校验，天然气流量计量逐步走向在线、智能、实时计量。图1-1即为二次智能化后的标准孔板内部构造图。
2.适应中小流量的新型智能式流量计得以推广与应用。为解决部分现场在中小流量和中低压情况下流量波动较大，孔板计量准确性较差的特殊难题，国内推出智能漩进旋涡流量计、智能涡轮流量计。该类流量计能在线采集压力、温度、工况流量、标定流量、实时修正压缩因子以及自动进行温度、压力补偿。经过实流标定和在现场较大范围应用(如四川、新疆、大港、大庆、河南等)，效果较好。近期又出现了该类型的双探头智能流量计，抗干扰能力进一步增强。
3.国内开展了高压大流量计量技术的研究。随着国外气体超声流量计的迅速发展，我国及时跟踪国外先进计量技术，自1999年以来，由国家原油大流量计量站成都天然气流量分站(以下简称计量分站)牵头，对具有典型代表的美国Daniel、荷兰Instromet、美国Contronlotron所生产的气体超声流量计进行了实流测试，研究在理想安装条件、非理想安装条件、旋转不同角度安装条件、带压更换超声换能器、不同压力条件、声道故障状态的性能并进行现场应用。得出气体超声流量计干校后仍需实流检定和周期送检等重要结论。经过天然气实流测试后，北京、大庆、新疆、四川、天津、河北等已逐步引进气体超声流量计约40台。口径控制在DN150mm～DN400mm，不确定度为0.5%～1.0%。
4.实流检定技术得到了发展。过去标准孔板一直沿用“几何检验法”，流量检定装置通常使用空气作介质，负压检定。最近几年，实流检定技术日趋成熟，已建立起全套天然气实流检定方法、程序、管理制度，并与国外如美国、荷兰、英国、德国等技术和水平逐步靠近。为了更好地模拟现场工况，减少装载、运输带来的系列困难，控制和合理减少现场计量误差，我国实流检定逐步从室内走向现场。如，国家原油大流量计量站(大庆)的移动式音速喷嘴标定车(压力1.6MPa、管径DN200mm、流量90000m3/h)，计量分站新购置的移动式气体超声流量标定车(压力6.4MPa、管径DN 600mm、工况流量80～8000 m3/h)。
5.标准逐步得到完善与统一。如《用气体超声流量计测量天然气》非等效采用AGA NO.9，同时也参考了ISO/TRl2765的部分内容，2001年4月，已通过国家专标委评审。《天然气计量系统技术要求》，非等效采用PREN1776：《天然气测量系统基本要求》，2001年8月已通过国家专标委评审。目前正准备起草《用涡轮流量计测量天然气》国家标准。
6.积极开展了国际流量比对工作。国外流量比对起步较早，最近几年华阳计量分站在天然气流量方法与美国CEESI、美国SWRI、荷兰NMI、德国PIGSAR进行了初步的流量比对工作，结果基本一致。近几年来，我国天然气流量计量取得较大科研成就。比较典型的科研项目有：“天然气、空气、水为介质对孔板计量性能的影响研究”、“天然气计量技术研究”、“气体超声流量计的测试与现场应用研究”、“新型流量计及新型整流器的研究与应用”、“安装条件对孔板影响因素的研究”等。我国参与国际计量学术活动比较频繁，如参加美国API会议、参加英国国际法制计量组织(OMIL)，主持和申办国际流量测量学术会议FLOMEKO和ISO/TC193等。
1.2.2 天然气计量的发展趋势
随着中国加入WTO，外资企业不断进人我国天然气市场以及引进国外天然气的可能性，天然气计量与国际接轨已经成为一种必然趋势。综合分析表明，天然气计量技术的发展将体现在以下几个方面：
1.计量方式的自动化、智能化和远程化。由于电子技术、计算机以及互联网技术的迅猛发展，天然气计量已逐步向在线、实时、智能靠近，同时依托网络技术实现远程化通讯、控制和管理，如SCADA系统的应用和智能涡轮流量计系统。
2.流量计的干校技术。流量计可实施干校(无须实流校验)是仪表先进性的标志，所有类型流量计都在追求实行干校，但是并非全部流量计皆可实现。干校给仪表制造厂和用户带来巨大的经济利益。超声流量计由于其本身工作原理的特点，实行干校独具优势。初步研究表明，气体超声流量计实行干校是完全可能的，对于时间传播法，它可由时间和长度二个参数进行干校，求得流量计的仪表系数。
3.流量计的计量溯源性。由于流量参数的动态性质，仪表准确度存在较大问题之一是计量溯源性。至今国际上还没有公认的流量量值的实物标准，流量量值的统一采用装置比对实现。流量量值的原级标准是一座流量标准装置，在装置上把各基本量(长度、质量、时间及温度)综合为导出量——流量，然后把流量量值传递给一台或一组流量计，称为传递标准(流量量值的载体)，藉助传递标准把量值传递到工作仪表。由此可见，原级标准是一种固定装置，其特点与流量计有较大差别，不仅标准没有移动性，它也无法实际反映流量参数的动态性质。如果能够在一台流量计上把基本量综合为导出量，它将是一台原级标准。时间传播法超声流量计的流量方程
主要由二个基本量组成：时间和长度。现在国际上有些专家已注意到这个特点，认为超声流量计存在成为原级标准的可能，如果这可能变为现实，则流量测量技术将产生革命性的变化。
4.计量仪表的多元化。过去流量仪表选型比较单一，近几年随着对流量计的研究和开发，不同的流量计有不同的特点和适应范围，流量仪表选型由此呈现从单一仪表向多元化仪表方向发展。如，对中低压、中小流量可选择智能型速度式流量计(涡轮、漩进旋涡流量计)；对高压、大流量可选择气体超声流量计。近期，又出现了一种新型流量计——内文丘利管，它可适合流量变化范围大的中低流量工况。
5.计量标准体系的完善。我国天然气计量标准不断发展、丰富和完善，结合国外标准后我国流量计量标准已基本构成完整的体系，正逐步由单一标准向多重标准发展。
6.计量方式从体积计量过渡到能量计量。天然气的能量计量是在体积测量的基础上，再配备天然气发热量的测量装置。在天然气贸易计量中，以能量的方式进行结算是最公平的方法。随着市场经济的完善和我国加入WTO，在我国天然气贸易计量中实行能量计量势在必行。
我国已有一些天然气计量站配备天然气在线分析系统，它可提供天然气组成和发热量的数据，如华北油田向北京供气的东郊门站配备有引进的天然气流量计算机和在线气相色谱仪等。1993年华北油田向北京市供气的第二条输气管道投产，建在这条管道末端的南郊门站配备有从美国贝克公司引进的天然气流量计算机和在线气相色谱仪，十几年来华北油田除按体积流量计量外，同时也记录了天然气的发热量。
为了适应能量计量方式的需要，我国应该积极进行天然气按能量计量的试点工作，推出天然气按能量计量的法规性管理文件；开展天然气能量计量配套技术研究，积极推行天然气能量计量体系；积极完善和制定天然气计量的有关标准，特别要尽快研究制定天然气能量计量的有关标准和天然气产品质量标准及其检测方法标准。
1.3进行孔板流量计误差分析和改进的意义
由于天然气管道的迅速发展，要求对天然气流量进行更加准确的计量。而孔板计量方式结构简单、投资少、计量精度较高，成为我国天然气流量最主要的计量方式，在全国各大油田均有应用。据调查，石油天然气行业采用孔板流量计作为贸易计量的约占95%以上。孔板流量计是通过测量安装在管路中的同心孔板两侧差压来计算流量的一种检测设备。它由节流装
置、差压计、压力计和温度计等组成。它以能量守恒定律和流动连续性方程为理论依据，由标准节流装置产生差压，应用成熟可靠的仪表进行差压、压力、温度测量，由流量积算仪或计算机控制系统进行计算得到天然气的流量。在实际生活中，由于计量仪表误差以及使用条件变化打来的误差往往使孔板流量计的精度不能达到要求。因此，找出引起误差的因素，提出改进措施对于提高天然气计量精度具有重大意义。
本文主要介绍孔板流量计在使用过程中出现的误差，从计量仪表误差、使用条件变化误差、气质条件误差、计算系数误差和其他因素引起的误差五个方面分析了引起计量误差的主要因素；同时提出了严格按照标准加工孔板，正确安装，合理选择差压量程、消除脉动流，减小脉动影响，合理解决超量、加强日常管理，对参数进行合理修正、量值溯源是确保天然气计量准确度的有效措施、采用可换孔板节流装置和定制节流装置，扩展量程范围、推进计量方式的自动化智能化发展和采用专用流量计算机的积算方案六方面的改进措施，努力实现孔板流量计的最精确测量。
第2章天然气计量仪表分类
2.1天然气流量计量标准
天然气计量实际上是天然气流量的测量，是在天然气流动过程中间接测量的，测量的准确度取决于整套测量系统的合理设计、建设、操作和维护等全过程的质量，为了保证计量系统按统一的技术要求进行全面质量管理，保证天然气计量的准确度，制定科学合理的天然气计量标准是非常必要的。
如图2-1所示，在天然气计量的相关标准中，流量计量系统标准是主要的，另外它还应包括天然气密度，组成，发热量，压缩因子等相关参数的测量和计算标准，还有仪器仪表、设计及安全等标准。天然气计量涉及到设计、建设、投产、操作、维修、检验、检定以及安全环保等各个方面，因此其相关标准是很广泛的。
图2-1 天然气流量计量系统标准
Figure 2-1 Gas Flow Measurement System Standards
美国石油工业发达，天然气计量技术先进，有严格完善的法规、标准和先进的计量设备。1978年美国通过了天然气法，统一各州和联邦政府之间的天然气价格，规定了以每立方英尺实际的能量含量作为天然气价格的基础，改变了天然气传统的计量方式，这种新的计量方式是结合天然气的质量测量和发热量测量两种独立的测量系统而产生一个新的天然气能量测量系统。
我国尚未形成天然气计量的系统标准。国内目前在天然气计量中采用《天然气流量的标准孔板计量方法(SY／T 6143—1996)》、《天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法(GB／T 11062—1998)》等计量标准，但这些标准尚没有覆盖天然气计量的各个方面，特别是在天然气贸易计量中缺乏天然气计量系统统一的、系统的技术标准。为了适应我国天然气日益国际化的需要，必须加快我国天然气计量标准与国际接轨的步伐。
2.2天然气计量仪表的分类
2.2.1 孔板流量计
图2-2 孔板流量计
Figure 2-2 Orifice Flowmeter
如图2-2所示，孔板流量计是将标准孔板与多参数差压变送器（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，它可测量气体、蒸汽、液体及引的流量，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。节流装置又称为差压式流量计,是由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和流量显示仪)组成广泛应用于气体.蒸汽和液体的流量测量.具有结构简单,维修方便,性能稳定。
孔板流量计的工作原理是当气体流经孔板时，其前后产生的压力不同，导致充满管道的流体在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上游和下游两侧产生静压力差,通过此压力差来计算流量。下表2-1是它的主要结构分类：
表2-1 孔板流量计的分类
Table 2-1 Orifice Flowmeter Classification
原始的孔板流量计的主要特点如下：
①节流装置结构易于复制，简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉
②孔板计算采用国际标准与加工
③应用范围广，全部单相流皆可测量，部分混相流亦可应用
④标准型节流装置无须实流校准，即可投用
⑤一体型孔板安装更简单，无须引压管，可直接接差压变送器和压力变送器
改进后智能型的主要特点有：
①采用进口单晶硅智能差压传感器
②高精度，完善的自诊断功能
③智能孔板流量计其量程可自编程调整
④可同时显示累计流量、瞬时流量、压力、温度。
⑤具有在线、动态全补偿功能外，还具有自诊断、自行设定量程
⑥量程范围宽、大于10：1
⑦配有多种通讯接口
⑧稳定性高
目前，孔板流量计的应用及其广泛，流量测量技术与仪表的应用大致有以下几个领域：
1.工业生产过程
流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，是发展工农业生产，节约能源，改进产品质量，提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中，流量仪表有两大功用：作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。
2.能源计量
能源分为一次能源（煤炭、原油、煤层气、石油气和天然气）、二次能源（电力、焦炭、人工燃气、成品油、液化石油气、蒸汽）及载能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等。能源计量是科学管理能源，实现节能降耗，提高经济效益的重要手段。流量仪表是能源计量仪表的重要组成部分，水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量极其庞大的流量计，它们是能源管理和经济核算不可缺少的工具。
3.环境保护工程
烟气，废液、污水等的排放严重污染大气和水资源，严重威胁人类生
存环境。国家把可持续发展列为国策，环境保护将是21世纪的最大课题。空气和水的污染要得到控制，必须加强管理，而管理的基础是污染量的定量控制。
我国是以煤为主要能源的国家，全国有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是根治污染的重要项目，每个烟囱必须是安装烟气分析仪表和流量计，组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难，它的难度为烟囱尺寸大且形状不规则，气体组分变化不定，流速范围大，脏污，灰尘，腐蚀，高温，无直管段等。
4.交通运输
有五种方式：铁路公路、航空、水运、和管道运输。其中管道运输虽早已有之，但应用并不普遍。随着环保问题的突出，管道运输的特点引起人们的重视。管道运输必须装备流量计，它是控制、分配和调度的眼睛，亦是安全监没和经济核算的必备工具。
5.生物技术
21世纪将迎来生命科学的世纪，以生物技术为特征的产业将获得迅速发展。生物技术中需监测计量的物质很多，如血液，尿液等。仪表开发的难度极大，品种繁多。
6.科学实验
科学实验需要的流量计不但数量多，且品种极其繁杂。据统计流量计100多种中很大一部分是应科研之需用的，它们并不批量生产，在市面出售，许多科研机构和大企业皆设专门小组研制专用的流量计。
7.海洋气象
这些领域为敞开流道，一般需检测流速，然后推算流量。流速计和流量计所依据的物理原理及流体力学基础是共通的但是仪表原理及结构以及使用条件有很大差别。
目前，孔板流量计计量已经开始引入数据采集、储存和监控系统，该系统可以通过对压力、温度等参数的监测实现对流量进行时时修正，从而大大提高了孔板的计量精度。随着微电子技术的不断发展，压力、温度变送器以及数据采集、储存和传输系统将会越来越小，功能越来越多，成本也越来越低。预计将压力、温度传感器和数据储存、传输元件都集于一个模块的集成系统将成为标准系统。目前美国开发的一种新流量计中采用埋置于孔板面中的小型传感器来测量孔板上的压差，与常规孔板流量计相比，这种新型流量计对气体流量的波动非常敏感。
在孔板的结构设计中，有人提出将传统孔板中心一个孔的结构改为多孔或多槽结构。这种多孔型设计可以大大降低上游安装质量引起的测量误
差，进一步提高测量精准度。
2.2.2 气体涡轮流量计
在欧洲和美国，气体涡轮流量计（图2-3）是仅次于孔板流量计的天然气流量测量仪表，在荷兰天然气管线上采用了2600多台各种尺寸，压力从0.8MPa到6．5MPa的气体涡轮流量计，它已成为优良的天然气流量计。与孔板流量计一样，气体涡轮流量计也是一项比较成熟的技术。涡轮流量计具有高精度、高重复性、使用范围宽和结构紧凑等特点。
气体涡轮流量计工作原理：当被气体流经涡轮体时，气体推动带有螺旋形导磁叶片的叶轮旋转，当由铁磁材料制成的叶片旋经固定在壳体上的磁感应或信号检出器中的磁钢时，引起磁路中磁阻的周期性变化，并在感应线圈内产生近似正弦波的电脉冲信号，在涡轮仪表规定的流量范围内，脉冲信号的频率f(Hz)与流速即流量成正比，将此脉冲信号经过积算显示部分运算、处理可显示出流量。
图2-3气体涡轮流量计
Figure2-3 Gas Turbine Flow Meter
2.2.3 超声波气体流量计
超声波流量计(图2-4)是随着集成电路(IC)技术迅速发展才开始得到
实际应用的一种非接触式仪表。气体超声流量计的应用始于20世纪90年代，由于它具有一些突出优点(测量精确度高、范围度特宽、无压损、无可动部件、安装使用费低等)，受到用户的欢迎。至今已有美国、荷兰、英国等12个国家政府机构批准它作为贸易结算的法定计量器具，它是继孔板流量计，涡轮流量计之后第三类适用于高压、大口径及高精度的天然气流量计。
图2-4 超声波气体流量计
Figure 2-4 Ultrasonic Gas Flow
2.2.4 其他新型流量计量技术
互补式气体流量计作为一种可謦换的计量技术已逐步引起了人们的注意。这种流量计在液体流量测定方面已经用了很长时间，而且用得十分成功，但在输气管线的流量测定方面的使用经验还甚少。这种流量计的基本构型有两种，即直管式和曲管式。互补式流量计在输气管主要适用于高压、低容量的场合。目前尚处于实验阶段，在输气管线中的实际应用并不多。1999年5月AGA输气计量委员会已决定开始制定一个互补式气体流量计气
体工业标准。
还有几项可供选择的气体流量测定技术也正处在不同的开发阶段，如使用激光技术的光测法等，这里由于知识有限不做详细论述。
第3章孔板流量计流量计量的误差分析及改进3.1引起误差的主要因素
3.1.1 计量仪表误差
采用孔板流量计，对孔板加工的技术要求是十分严格的，一定要符合GB2624—81或SY/T6143—2003（用标准孔板流量计测量天然气流量）标准中的规定，否则，会给天然气流量测量结果带来很大的误差。孔板的偏心和弯曲是孔板的制造安装和使用中影响计量仪表精度的主要因素。
1. 孔板安装
尽管安装规范一般都能够掌握，但有些细节往往没有引起重视，导致较大的计量误差。如：密封垫片内孔未按环室尺寸加工，垫片伸出环室，干扰流体稳定流动：导压管走向不合理，差压无法顺利传导；平衡器不水平，直接产生计量误差等。
2. 孔板偏心和β的不确定度
根据标准的要求，孔板应与节流装置中的直管段对中。一般说来，孔径比β值越高，偏心率对测量准确度影响越大，另外根据SY/T6143—2003中的体积流量不确定度公式为：
（3-1）
式中:β——孔径比；
——流出系数的不确定度；
——可膨胀系数的不确定度；
孔板流量计是将标准孔板与多参数差压变送器（或差压变送器、温度变送器及压力变送器）是测量流量的差压发生装置，配合各种差压计或差压变送器可测量管道中各种流体的流量装置，可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量，广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。 孔板流量计相关参数下面安徽康泰来为您分享！ 孔板流量计节流装置结构简单，且牢固、性能稳定可靠，是工业中常用到的流量测量仪表，孔板流量计节流装置通常分为：标准孔板、圆缺孔板、偏心孔板、内藏孔板、限流孔板、环形孔板、喷嘴孔板、环室孔板等，孔板流量计节流装置与差压变送器配套使用，充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流体将在节流装置的节流件处形成局部收缩，节流装置使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后
产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小，孔板流量计前后产生一个静压力差,该压力差与流量存在着一定的函数关系,流量越大,压力差就越大.差压信号传送给差压变送器,转换成4～20ma信号输出,远转给流量积算仪,实现流体流量的计量.质量型流量计,利用智能型差压变送器,对工况温/压进行自动补偿后,实现对流体质量流量的测量。 标准孔板是一类规格最多的标准节流装置，广泛应用于各种流体特别是气体流量测量中，孔板的结构因压力、通径、取压方式的不同而不同。 智能节流装置（孔板流量计）是集流量、温度、压力检测功能于一体，并能进行温度、压力自动补偿的流量计，该孔板流量计采用先进的微机技术与微功耗新技术，功能强，结构紧凑，操作简单，使用方便，牢固，性能稳定可靠. 一体化孔板流量计是测量流量的差压发生装置，配合各种差压计或差压变送器可测量管道中各种流体的流量，孔板流量计节流装置包括环室孔板，喷嘴等。 环形孔板是冷凝水可以从环形孔板的边沿流走，最小流通面是紧贴管内壁的圆环，而标准孔板最小流通面是处于管中心的同心圆。流体中的杂质流速较低，一般是紧贴着管壁边流动。 孔板流量计结构：节流件：标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、1/4圆孔板、双重孔板、偏心孔板、圆缺孔板、锥形入口孔板等取压装置：环室、取压法兰、夹持环、导压管等、连接法兰、紧固件、测量管，标准孔板按常用取压方式可分为角接取压、法兰取压、径距取压三种类型。 安徽康泰电气有限公司生产的仪器仪表包括:热电阻、热电偶、双金属温度计、温度变送器、压力表、压力变送器、液位计、液位变送器、流量计、智能数显仪、仪表管阀件等，电线电缆包括:电力电缆、
物质的量浓度误差分析 1. 误差： a.系统误差：由试验仪器引起的误差，这种误差是无法避免的。 b.操作误差：由于造作不当而引起的误差，这种误差可以避免。 2.实验结果误差：由c B ＝n B /V 知浓度与溶质物质的量和溶液的体积有关；实际浓度大于预定浓度，误差为偏大；实际浓度小于预定浓度，误差为偏小。 系统误差主要来自仪器和实验者 容量瓶用于配制溶液对减少系统误差的意义： 容量瓶的设计思路 误差分析线索——根据“一定物质的量浓度溶液配置过程中各个步骤”的误差分析： 一、计算 ①表达式的正确应用 举例：如配置230ml 溶液，应选择250ml 的容量瓶，以250ml 进行相关计算 二、称量 1.固体的称量 ①砝码沾油污或锈蚀 ②砝码残缺 ③左码右物（1）游码不动；（2）游码移动 2.液体的量取 局部放大法分析仰视和俯视产生的误差 ①仰视读数 ②俯视读数 ③洗涤量筒 ④量筒内有少量水 三、溶解 ①溶质未完全溶解 ②搅拌过程中溶液溅出 ③溶解后溶液未冷却到室温 四、转移 ①未用玻璃棒引流 ②转移过程中液体溅到容量瓶外 五、洗涤 ①未洗涤小烧杯和玻璃棒 六、定容 ①仰视刻度线 ②俯视刻度线 七、摇匀 ①摇匀后，发现液面低于刻度线，又补加几滴水 课堂练习： 刻度线→ 仰视刻度线 液面超过刻度线 液面低于刻度线 俯视刻度线 刻度线→
课后作业： 1.由于操作上的不规范，下列使所配溶液的物质的量浓度偏高的是；偏低的是：。 (1)天平的砝码占有其他物质或有锈蚀 (2)试剂、砝码的左右位置颠倒 (3)直接称热的物质 (4)砝码有残缺 (5)在敞口的容器中称量易吸收空气中其他成分或易于挥发的物质是动作过慢 (6)所用溶质含有其他杂质 (7)调整天平零点时，游码放在了刻度线的右端 (8)用量筒量取液体时，仰视读数，使所读液体的体积偏大 (9)称量含结晶水的溶质时，溶质已风化 (10)定溶时俯视刻度线，溶液的体积比实际体积小 (11)溶解、转移、洗涤时有液体流出至容器外，使溶质的物质的量减少 (12)定容摇匀后，静置时发现液面低于刻度线，又加水至刻度线 (13)定容时加水过量越过刻度线，又取出部分溶液，使液面降至刻度线 (14)溶解固体溶质或稀释溶液时，未冷却至室温即转入容量瓶进行定容（容量瓶内溶液的温度高于20℃，造成所量取的溶液的体积小于容量瓶上所标注的的液体体积。） (15)容量瓶用蒸馏水洗静后，再用待配溶液润洗 (16)定容结束时，溶液液面的最高点与刻度线处于同一水平线上 (17)称量固体溶质时出现“左码右物”（已移动游码） (18)固体溶质已潮解 (19)量取液体溶质时，俯视读数 (20)定容时仰视刻度线 (21)转移溶液时不洗涤烧杯、玻璃棒，或洗涤液未转移到容量瓶中
孔板流量计在油田天然气计量上的应用探讨 摘要文章以油田天然气计量工作作为研究对象，重点研究总结在孔板流量计安装中的操作要点与注意事项，就孔板流量计实际运用中产生计量误差的主要因素以及误差消除措施进行了分析与探讨，望能够引起各方人员的高度关注与重视。 关键词孔板流量计；油田；天然气计量；安装；误差中图分类号：TE832 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0095-01 在油田工程领域进行天然气计量的过程当中，孔板流量计有着相当广泛的应用价值。孔板流量计的主要组成部分包括节流装置、差压计、导压管、压力计、以及温度计这几个方面。孔板流量计的选取与安装至关重要，会对其测量精度产生决定性影响。与此同时，天然气计量中，也可能受各种因素影响，发生计量方面的误差，需要及时采取相应的消除措施。针对此问题，本文现展开如下分析与探讨。 1 孔板流量计的安装要点分析 油田工程中对孔板流量计的安装需要严格参照相关标准开展。针对直管段、孔板、变送器、以及相关附件而言，在安装过程中有不同的性能要求。具体可以总结如下。
1）从直管段的角度上来说，在当前技术条件支持下，孔板流量计当中的直管段安装需要由前端阻流件的结构形式以及直径比取值加以确定。在以上参数取值为已知状态的情况下，能够直接按照国标标准查找并确定孔板流量计所对应的直管段安装长度标准。还需要特别注意的一点是：若孔板上游区域内安装有整流器，则可结合实际情况，适当的缩短安装孔板流量计对应的直管段长度。 由于当前石油企业所应用的孔板上游大多设置有流动调整器，故而结合实践经验来看，在孔板上游孔板阀内径位置（13D）安装整流器的背景之下，确保前直管段满足30D 的取值要求。依照这样的安装方式，能够满足任何上游阻流件条件下的孔板流量计安装工作。与前直管段相对应的，在后直管段的安装中，仅需要综合对直径比参数的考量加以确定。 在笔者的实践工作中还发现直管段的安装还存在一个特殊的问题，即由于在孔板流量计上所对应的上游区域→阻流件区域管段组成分两个方面，一方面直接由孔板流量计生产厂商配套供应，另一方面则由油田工程所提供。由于供应方不同，可能在安装中发现两端直管段内径取值存在误差的问题。受这一因素的影响，可能导致所安装直管段发生凹凸问题。为避免这一问题，要求采取的措施为：10D单位以外台阶取值需要控制在2.0%圆度范围之内。
孔板流量计误差原因分析与修正 差压流量计是在工业场合应用极为广泛的一种流量计量仪器，对于气体、液体和蒸汽的流量都可以测定。据数据统计，工业场合差压流量计的使用占流量仪表总数的1/3以上，此中应用最普遍的是由差压计和节流装置构成的节流式流量计。 差压流量计所采用的典型节流件主要为孔板、文丘里管、喷嘴和文丘里喷嘴等。孔板流量计上世纪初便被最先用于天然气流量的测定。截止目前，大量学者已对孔板流量计的结构设计进行深入探讨，使孔板流量计逐步趋于标准化。根据孔板流量计的测量原理，可以直接确定节流件前后差压与流量的关系，此特性是孔板流量计所独有的。 1 孔板流量计的计量原理 在管道中安装一个流通面积小于管道截面积的节流部件，节流件的变截面效应可使流体在经过节流件时产生局部收缩，流速急剧增加，压强明显变小，从而在节流件前后截面差生压差。针对某一标准节流装置，如果管道、计量装置、测压位置及流体参数均保持恒定，节流件前后截面的差压与管道流量间存在一定的函数关系。因此，可以通过直接测量节流件前后截面的压差，间接计量流量。 2 孔板流量计的误差原因分析 2.1 流体本身特性的影响 管道中流体自身的温度、压力等特性参数极易受到环境温度的影响产生波动，进而影响孔板流量计的测量精度。尽管温度等环境参数对流体粘度的影响并不明显，但仍影响孔板流量计的计量精度和准确度。经验表明，孔板流量计常用于单相流体流量的测定，针对多相流体流动，其精度将受到严重的干扰。 2.2 流量积算方式的影响 将孔板节流装置与各种二次测量仪表相结合，就形成了多种流量积算的方法。如果在流量计量过程中，测量系统不按照计量标准安装
对应的二次测量仪表，流量积算时便不能对流体压力、温度的变化进行补偿，测量精度将难以保证。针对此问题，可以采用先进的微计算机技术对流量进行精确的计算，持续地对流量进行补偿。 2.3 结构及附属仪器的影响 孔板流量计的结构也会造成很多误差，主要包括：孔板和管道的直径比改变；孔板发生变形；孔板表面粗糙度不达标等因素，都将影响孔板流量计的计量精度。同时附属仪器的影响也不可忽视。比如，如果下游引压管与流量仪表间的连接件产生漏气、堵塞等状况，会导致流量计的计量流量略大。另外，差压变送器的零点通常需要校准。 2.4 安装条件的影响 使用场地通常不能达到流量计上游最短直管段长度的要求，致使管线布置经常发生偏离。同时为了避免进口流体流动状况对流量计计量精度的影响，要求孔板流量计上游具有最短直管段长度，但在实际中一般很难满足。另外流量、流速等电子信号设备应远离存在电磁干扰的场合，保证其工作性能。 2.5 环境条件的影响 使用环境条件严重影响孔板流量计的性能，比如流体温度急剧变化将增加管道内的流体的湿度，加速腐蚀；环境温度直接决定流体的密度、粘度等物性参数；流量计的结构尺寸发生变化等。 3 提高计量精度的改进办法 3.1 设计安装应严格遵循标准 必须依照标准进行孔板节流装置的设计，根据孔板前阻力件形式配接至少30倍管徑的直管段，从而减小计量误差。在安装场地不允许的场合，必须在上游直管段上加设整流器，且孔板的侧面务必与管道中心线垂直。同时安装时应正确选择压差计的型号与量程。 3.2 避免流体脉动，保证良好的流动状况 在符合计量能力的前提下，尽量选用较小内径测量管，保证管道内流体在高雷诺数下运行，抑制脉动流的产生。采用上下游相同长度的短引压管线，抑制引压管线系统中阻力件对流动所造成的影响。消
孔板流量计产生误差的原因分析 1、孔板流量计安装不合理 孔板流量计的安装应符合相应的安装规范。根据GB/T 21446—2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》，节流装置应安装在2段具有等直径的圆形横截面的直管段之间，毗邻孔板的上、下游直管段应符合一定的技术要求。一般情况下，海上油田孔板安装要求为：毗邻孔板的上游直管段长度应为10D(D为测量管内径)，下游直管段长度应为5D。在实际安装的过程中基本可以满足要求，但往往一些细节问题会被忽视，也会造成安装误差，如：直管段内壁粗糙度不符合要求，引起误差；施工人员领料、用料不符合规范，实际安装管道与设计要求不符等。 2、取压与气流异常 从地层中开采出的原油进入油井计量分离器进行油气水三相分离，这一过程中，当出现天然气气液分离效果不好或分离器内部结构件(波纹板、捕雾器)故障破损时，也会产生不利的影响因素。如： （1）会使导压管路、测量腔室在长时间使用中产生积水、积油现象，严重的情况下原油中的油泥及颗粒也会进入导压管，发生堵塞，从而影响计取压的准确性，造成计量误差； （2）在冬季，环境气温较低时，有可能会使积液产生冻堵，此时流量计也不能真实地反映出孔板的前后压差，造成计量数据不准确；（3）仪表变送器经过长期使用，会发生相应的零点漂移，造成测量
数据偏差。 依据GB/T 21446—2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》，气流通过孔板的流动应保持亚音速，是稳定或仅随时间缓慢变化的，应避免脉动气流。当不能满足孔板安装直管段的长度要求时，应安装阻流件及流动调整器，以确保气流的稳定。 3、测量范围选择不合理 在正常生产中，由于油藏属性、地层能量、开采方式等的不同，每口油井的生产状态与产量也会不同。单一开口尺寸的孔板流量计的计量范围是固定的，一般情况下常用孔板的量程比为1∶3。实际操作中，应根据油井的开发生产方案中的预测产气量或已知产气量选择与之相适应的孔板进行油井的计量。 4、人员操作及维护不当 对高产井与低产井的计量，由于其产气量的范围会超出测量范围，不可避免的工作就是更换不同孔径的孔板，以确保计量的准确性。人员的一些操作失误会直接导致计量数据不准确。对于该项操作有着相应的严格要求： （1）孔板喇叭口的朝向应为管线下游方向； （2）安装拆卸孔板不能使用蛮力或尖锐工具，避免孔板变形和工作面划伤； （3）安装密封圈应检查有无破损情况； （4）更换下来的孔板应妥善保存，防生锈、防挤压，运送途中避免
详解孔板流量计 差压式流量计作为经典与最古老的流量计，应用范围最为广泛。不过随着电子式流量计如（电磁、涡街等）流量计的兴起，我们有些新的行业朋友，还真不一定熟悉这种流量计，今天这一期，给大家好好讲解这个差压式流量计。 差压式流量计在化工生产中得到最广泛的应用，也是操作人员最为熟悉的一种流量计，它的节流装置（1）安装在生产工艺管道（2）上，并由引压管（3）和差压变送器（4）三个部分组成流量测量系统(如图3—1所示)。下面对差压式流量计，差压变送器及差压式流量计的安装分别予以介绍。 图3-1 差压式流量计的组成 差压式(也称节流式)流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。差压式流量计一般是由能将流体的流量变换成差压信号的节流量(孔扳、喷嘴)和用来测量压差值的差压计或差压变送器及显示仪表组成。 这种流量计，目前在化工、炼油及其它工业中应用很广，应用的历史也较长久，因此已经积累了丰富的实践经验和完整的实验资料。对于常用的孔板、喷嘴等节流装置，国内外已把它们标准化了，并称为“标准节流装置”。因此,这种流量计所用的标准节流装置可以根据计算结果直接投入制造和使用，不必用实验方法进行单独标定。但对于非标准化的特殊节流装置, 在使用时，均应进行个别标定。 一．节流装置的流量测量原理 节流现象及其原理： 流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管璧处，流体的静压产生差异的现象称为节流现象，如图3—2所示 图3—2 流体流经节流装置时的节流现象
现在，我们对流体流经节流装置前后的变化情况作进一步分析。 连续流动着的流体，在遇到安插在管道内的节流装置时，由于节流装置的截面积比管道的截面积小，形成流体流通面积的突然缩小，在压力作用下，流体的流速增大，挤过节流孔，形成流速的扩大而降低。与此同时，在节流装置前后的管壁处的流体静压力就产生了差异,形成静压力差△p(△p=P1- P2)，如图3-3所示。并且p1>p2， 图3—3 孔扳附近流束及压力分布情况 此即为节流现象,从图中可以看出，节流装置的作用在于造成流束的局部收缩从而产生的压差.并且,流过的流量愈大在节流装置前后所产生的压差也愈大，因此可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。由于节流装置造成流束的收缩，同时流体又是保持连续流动的状态,因此在流束截面积最小处的流速达到最大，在流速截面积最小处，流体的静压力最低。 同理，在孔板出口端面处，由于流速已比原来增大，因此静压力仍旧比原来的为低(即图中P2 “物质的量浓度溶液配制”实验中的误差分析 【学习目标】学会“物质的量浓度溶液配制”实验的误差分析方法。 【复习】 1、物质的量浓度的表达式： 2、用固体药品配制一定物质的量浓度的溶液的实验步骤： 计算→（）→（）→移液→（）→轻摇→（）→摇匀→装瓶3、用固体药品配制一定物质的量浓度的溶液的实验仪器： ( )、药匙、( ) 、量筒、( )、( )、( ) 【新课】 一、溶液配制中的误差分析 误差分析的基本方法是什么？ c= n / V = m / MV 【课堂练习】（相对原子质量：Na-23, O-16, H-1, C-12, Cl-35.5） 1、实验室用氢氧化钠固体配制1.0 mol·L－1的NaOH溶液500 mL，回答下列问题： （1）所需固体NaOH的质量为：。 （2）该实验的实验步骤： 计算→（）→（）→移液→（）→轻摇→（）→摇匀→装瓶 (3)所需仪器为：________________________________ 。 (4)下列操作对所配溶液的浓度有何影响？(填写字母) 偏大的有：________ ；偏小的有：__________ _；无影响的有：________ _； A．称量时使用了生锈的砝码B．将NaOH放在纸张上称量 C．NaOH在烧杯中溶解后，未冷却就立即转移到容量瓶中 D．往容量瓶中移液时，有少量液体溅出 E．未洗涤溶解NaOH的烧杯F．定容时仰视刻度线 G．容量瓶未干燥即用来配制溶液 H．定容后盖上瓶塞反复摇匀，静置后，发现液面不到刻度线，再加水至刻度线 2、用Na2CO3·10H2O晶体，配制0.2 mol/L的Na2CO3溶液480 mL。 (1)实验中用到的玻璃仪器有量筒、玻璃棒、烧杯，还缺少_____________，____________； (2)应用托盘天平称取Na2CO3·10H2O的晶体的质量为__________g； (3)配制溶液时有以下几个操作： ①溶解②摇匀③洗涤④冷却⑤称量⑥转移溶液⑦定容 正确的操作顺序是_________________________ (填序号)。 (4)根据下列操作对所配溶液的浓度各有什么影响，完成填空。 ①碳酸钠失去了部分结晶水 ②用“左码右物”的称量方法称量晶体 ③碳酸钠晶体不纯，其中混有氯化钠 ④称量碳酸钠晶体时所用砝码生锈 ⑤容量瓶未经干燥就使用 其中引起所配溶液浓度偏高的有____________，无影响的有________。(填序号) 3、实验室用密度为1.18g/mL，质量分数为36.5%浓盐酸配制250mL0.1mol/L的盐酸溶液,填空并请回答下列问题： (1) 配制250mL0.1mol/L的盐酸溶液 石油工业技术监督·2009年6月 长距离输气管道通常采用差压式孔板计量进行贸易计量交接。由于多种原因，计量数据会存在偏差。为此，根据计量公式，结合日常运行实际，现对计量过程中的影响因素进行分析，确定各种因素对计量结果的影响方向，为精准计量和寻找计量误差提供依据。 石油行业标准SY/T6143-2004《用标准孔板流量计测量天然气流量》中，列出了天然气标准体积流量计算公式： q vn=A vn CEd2F GεF Z F T P1Δp 姨 式中q vn—天然气在标准参比条件下的体积流量，m3/s； A vn—体积流量计量系数，无量纲，秒体积流量 m3/s计量系数A vns=3.1794×10-6； C—流出系数，无量纲； E—渐进速度系数，无量纲； d—孔板开孔直径，mm； F G—相对密度系数，无量纲； ε—可膨胀性系数，无量纲； F Z—超压缩系数，无量纲； F T—流动温度系数，无量纲； P1—孔板上游侧取压孔气流绝对静压，MPa； Δp—气流流经孔板时产生的差压，Pa。 现场因素分析 1气体组分和气体质量对计量结果的影响 气体组分数据的得出有两种情况。一是有气质监测设备，定时把现场数据采集到计量系统中，适时更新；另一种是由于运行成本及其他原因，气体组分采用异地测量、人工输入的方式。组分对计量结果的影响为：如果轻质成分（如甲烷）含量增加，则天然气密度ρn会减小，根据G r=ρn/1.204449，真实相对密度G r相应减小，根据公式F G=1/G r 姨，相对密度系数F G则减小，流量计得出的结果与真实值相比会减小，即发生少计量现象。 美国雪佛龙公司和科罗拉多工程试验站的试验研究结果表明： （1）用孔板流量计测量气体流量，当气体中夹带少量液体时，流量测量不确定度偏高，测量的湿气流量随β（直径比）的增加而减少，在β为0.7时，测得的流量偏差为-1.7%； （2）当夹带少量液体时，在β为0.5时表明孔板性能较好，但是应将夹带液体在孔板上游脱出，以获得最佳的计量性能； （3）用旧的孔板流量计测量湿气，流量计量值将降低3%[1]。 如果气体中含有液体或污物沉积，则会对计量仪表测得的数值造成影响，从而影响计量精度。 2孔板对计量结果的影响 在孔板夹持器中安装孔板时，应注意孔板的安装方向，使气体从孔板的上游断面流向孔板的下游断面。如果装反，计量数据将偏小。原因是装设孔板的目的是让气体到孔板处能迅速减压，提高流速然后再迅速释放，以增大孔板前后的压差，然后根据此压差用伯努利方程来计算流量。如果装反了就不能达到迅速减压的目的，孔板前后压差会减小，而流量 孔板流量计计量误差现场因素分析 尹广增 中国石油管道兰州输气分公司（甘肃兰州730070） 摘要结合现场实际，从气体组分和气体质量、孔板、配套管路和测量仪表、流量计算中各常数等四个方面，对采用标准孔板的长距离天然气管道流量计量系统正负误差的产生原因进行了分析，并结合运行实践，提出了运行中应注意的问题，为提高计量准确度和误差综合分析提供了参考。 关键词输气管道天然气孔板流量计计量误差 Abstract According to the field practice,the causes of positive and negative errors in flow metering system of long-distance natural gas pipeline with standard orifice plate are analyzed from the following aspects,which include the components and quality of gas,the orifice plate,the supporting pipeline,the measuring instrument and various constants in flow calculation.And then,based on the op-erating practice,some problems worthy of drawing much attention in the operation have been proposed in order to provide references for the improvement of measuring accuracy and error comprehensive analysis. Key words gas pipeline;natural gas;orifice plate;measuring error 计量技术 15 TECHNOLOGY SUPERVISION IN PETROLEUM INDUSTRY 适合燃气流量计量的流量计有：容积式流量计、差压式流量计、超声波流量计、涡轮流量计、涡街流量计、质量流量计和旋进旋涡流量计。下面分别阐述这些流量计的原理、特点及应用概况。 差压式流量计 DPF 差压式流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据，根据节流原理，当流体流经节流件时（如标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利嘴、文丘利喷嘴等），在其前后产生压差，此差压值与该流量的平方成正比。在差压式流量计中，因标准孔板节流装置差压流量计结构简单、制造成本低、研究最充分、已标准化而得到最广泛的应用。 差压式流量计一般由节流装置（节流件、测量管、直管段、流动调整器、取压管路）和差压计组成，对工况变化、准确度要求高的场合则需配置压力计（传感器或变送器）、温度计（传感器或变送器）、流量计算机等，组分不稳定时还需要配置在线密度计（或色谱仪）等。 ※优点： （1）应用最多的孔板式流量计结构简单、牢固,性能稳定可靠,使用寿命长、价格低廉。 （2）应用范围极广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比，全部单相流体，包括液、气、蒸汽皆可测量，部分混相流。 （3）检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于经济生产。 （4）标准型节流式DPF无需实流校准，即可投用，在流量计中也是唯一的。 ※缺点： （1）测量重复性、精度普遍偏低。 （2）范围度窄，由于差压信号与流量为平方关系，一般范围度仅3:1~4:1。 （3）现场安装条件要求高，需要较长的直管段。 （4）压损大(指孔板、喷嘴等)。 ※应用概况： 差压式流量计应用范围特别广泛，在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用，如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等；工作状态方面：常压、高压、真空、常温、高温、低温等；管径方面：从几毫米到几米；流动条件方面：亚音速、音速、脉动流等。它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的1/4~1/3。 涡轮流量计TUF 当流体流经涡轮流量传感器时，在流体推力作用下涡轮受力旋转，其转速与流体平均流速成正比，涡轮转动周期地改变磁电转换器的磁阻值，检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的电脉冲信号。在一定的流量（雷诺数）范围内，该电脉冲信号与流经涡轮流量传感器处流体的体积流量成正比。 ※优点： （1）高精度,在所有流量计中，属于最精确的流量计，国产的一般为±1%R~±1.5%R ，特殊专用型可达±0.5%R~±1.0%R （2）重复性好，短期重复性可达0.05%~0.2%，如经常校准或在线校准可以得到极高的精确度。 （3）输出脉冲频率信号，适用于总量计量及与计算机连接，无零点漂移,抗干扰能力强。可获得很高的频率信号（3~4kHz），信号分辨力强。 （4）范围度宽，中大口径可达40：1~10：1，小口径为6：1~5：1。 （5）结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大。 （6）适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表。 孔板流量计安装注意事项： 1、管道条件： （1）节流件前后的直管段必需是直的，不得有肉眼可见的弯曲。 （2）装置节流件用得直管段应该是润滑的，如不润滑，流量系数应乘以粗糙度修正稀疏。 （3）为保证流体的活动在节流件前1D出构成充沛开展的紊流速度散布，而且使这种散布成平均的轴对称形，所以 1）直管段必需是圆的，而且对节流件前2D范围，其圆度要求其甚为严厉，并且有一定的圆度目标。详细权衡办法： （A）节流件前OD，D/2，D，2D4个垂直管截面上，以大至相等的角间隔至多辨别测量4个管道内径单测值，取均匀值D。恣意内径单测量值与均匀值之差不得超越±0。3% （B）在节流件后，在OD和2D地位用上述办法测得8个内径单测值，恣意单测值与D比拟，其最大偏向不得超越±2% 2）节流件前后要求一段足够长的直管段，这段足够长的直管段和节流件前的部分阻力件方式有关和直径比β有关，见表1（β=d/D, d为孔板开孔直径，D为管道内径）。 （4）节流件下游侧第一阻力件和第二阻力件之间的直管段长度可按第二阻力件的方式和β=0。7（不管实践β值是多少）取表一所列数值的1/2 （5）节流件下游侧为关闭空间或直径≥2D大容器时，则关闭空间或大容器与节流件之间的直管长不得小于30D（15D）若节流件和关闭空间或大容器之间尚有其它部分阻力件时，则除在节流件与部分阻力件之间设有附合表1上规则的最小直管段长1外，从关闭空间到节流件之间的直管段总长也不得小于30D（15D）。节流件上下游侧的最小直管段长度表1 节流件下游侧部分阴力件方式和最小直管段长度L 注：1、上表只对规范节流安装而言，对特殊节流安装可供参考 2、列数系为管内径D 的倍数。 3、上表括号外的数字为“附加绝对极限误差为零”的数值，括号内的数字为“附加绝对极限误差为±0.5%”的数值。即直管段长度中有一个采用括号内的数值时，流量测量的极限绝对误差τQ/Q。应再算术相加0.5%亦即（τQ/Q+0.5）% 4、若实践直管段长度大于括号内数值，而小于括号外的数值时，需按“附加极限绝对误差为0.5%”处置。 （1）直流件装置在管道中，其前端面必需与管道轴线垂直，允许的最大不垂直度不得超越±1°。 （2）节流件装置在管道中后，其开孔必需与管道同心，其允许的最大不同心度ε不得超越下列公式计算后果:ε≤0.015D（1/β-1）。 （3）一切垫片不能用太厚的资料，最好不超越0.5mm，垫片不能突出管壁内否则能够惹起很大的测量误差。 （4）但凡调理流量用的阀门，应装在节流件后最小值管段长度以外 （5）节流安装在工艺管道上的装置，必需在管道清洗吹扫后停止。 （6）在程度或倾斜管道装置的节流安装的取压方式。 1）被测流体为液体时，为避免气泡进工艺管道 入到牙关，取压扣应处于工艺管道 中心线下偏≤45°的地位上正负取αα α1 酸碱中和滴定实验误差分析 1.用已知物质的量浓度的酸（或碱）来测定未知物质的量浓度的碱（或酸）的方法叫做酸碱 中和滴定。 2.酸碱中和反应的实质：H＋＋OH－＝H2O 公式：a. n(H ＋) =n(OH－) b. C(H＋)V(H＋)==C(OH－)V(OH－) 3.中和滴定过程中，容易产生误差的6个方面是： ①洗涤仪器(滴定管、移液管、锥形瓶)； ②气泡； ③体积读数(仰视、俯视)俯视刻度线，实际加水量未到刻度线，使溶液的物质的量浓度增大；仰视刻度线，实际加水量超过刻度线，使溶液的物质的量浓度减小。； ④指示剂选择不当； ⑤杂质的影响； ⑥操作(如用力过猛引起待测液外溅等)。 具体分析如下： (1)滴定前，在用蒸馏水洗涤滴定管后，未用标准液润洗。(偏高) (2)滴定前，滴定管尖端有气泡，滴定后气泡消失。(偏高) (3)滴定前，用待测液润洗锥形瓶。(偏高) (4)取待测液时，移液管用蒸馏水洗涤后，未用待测液润洗。(偏低) (5)取液时，移液管尖端的残留液吹入锥形瓶中。(偏高) (6)读取标准液的刻度时，滴定前平视，滴定后俯视。(偏低) (7)若用甲基橙作指示剂，最后一滴盐酸滴入使溶液由橙色变为红色。(偏高) (8)滴定过程中，锥形瓶振荡太剧烈，有少量溶液溅出。(偏低) (9)滴定后，滴定管尖端挂有液滴未滴入锥形瓶中。(偏高) (10)滴定前仰视读数，滴定后平视刻度读数。(偏低) (11)滴定过程中向锥形瓶内加入少量蒸馏水。(无影响) (12)滴定过程中，滴定管漏液。(偏高) (13)滴定临近终点时，用洗瓶中的蒸馏水洗下滴定管尖嘴口的半滴标准溶液至锥形瓶中。(操作正确，无影响) (14)过早估计滴定终点。(偏低) (15)过晚估计滴定终点。(偏高) (16)一滴标准溶液附在锥形瓶壁上未洗下。(偏高) （上文所指偏高偏低抑或无影响是指待测酸碱浓度） 分析技巧：1.分析不当操作对公式中四个变量其中一个或多个的大小影响， 2.根据公式，分析对V标准液的影响，V标准液比理论偏大，则待测液浓度测量值比 实际值偏大，反之亦然。故而V 标准液 是我们考察的重点。 3.对于（11），分析向已经准确量取好的待测液中滴加入水，虽然改变了待测液 浓度和体积，但并不影响n 待测液，所以V 标准液 不变化，对测量结果无影响。 一定物质的量浓度溶液配制的误差分析（转载） 配制一定物质的量浓度溶液的实验是中学化学中一个重要的定量实验，实验过程中引起溶液浓度存在误差的因素有很多。从大的方面讲，一是由实验过程中的不规范操作引起的；二是由仪器或药品等系统原因引起的。由于引起误差的原因复杂，所以误差分析就成为高考化学实验中的一个难点。 在高考命题时，有关误差分析的内容既可以以选择题的形式进行考查，也可以以填空题的形式进行考查，既可以考查判断误差导致的结果，也可以考查引起误差的可能原因。一、误差分析的理论依据 根据cB＝nB/V 可得，一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量ｎB和溶液的体积V 引起的。误差分析时，关键要看配制过程中引起ｎ和V 怎样的变化。在配制一定物质的量浓度溶液时，若nB比理论值小，或V 比理论值大时，都会使所配溶液浓度偏小；若nB比理论值大，或V 比理论值小时，都会使所配溶液浓度偏大。 二、误差原因实例归纳 为了便于同学们理解，我们对产生误差的原因归纳分析如下： （一）由概念不清引起的误差 1.容量瓶的容量与溶液体积不一致。 例：用500ｍL容量瓶配制450ｍL moL／L的氢氧化钠溶液，用托盘天平称取氢氧化钠固体ｇ。分析：偏小。容量瓶只有一个刻度线，且实验室常用容量瓶的规格是固定的（50ｍL、100ｍL、250ｍL、500ｍL、1000ｍL），用500ｍL容量瓶只能配制500ｍL一定物质的量浓度的溶液。所以所需氢氧化钠固体的质量应以500ｍL溶液计算，要称取ｇ氢氧化钠固体配制500ｍL溶液，再取出450ｍL溶液即可。 2.溶液中的溶质与其结晶水合物的不一致。 例：配制500ｍL的硫酸铜溶液，需称取胆矾ｇ。分析：偏小。胆矾为CuSO45H2O，而硫酸铜溶液的溶质是CuSO4。配制上述溶液所需硫酸铜晶体的质量应为，由于所称量的溶质质量偏小，所以溶液浓度偏小。 （二）由试剂纯度引起的误差 3．结晶水合物风化或失水。 例：用生石膏配制硫酸钙溶液时，所用生石膏已经部分失水。分析：偏大。失水的生石膏中结晶水含量减少，但仍用生石膏的相对分子质量计算，使溶质硫酸钙的质量偏大，导致所配硫酸钙溶液的物质的量浓度偏大。 4．溶质中含有其他杂质。 例：配制氢氧化钠溶液时，氢氧化钠固体中含有氧化钠杂质。分析：偏大。氧化钠固体在配制过程中遇水转变成氢氧化钠，g氧化钠可与水反应生成g氢氧化钠，相当于氢氧化钠的质量偏大，使结果偏大。 （三）由称量不正确引起的误差 5．称量过程中溶质吸收空气中成分。 例：配制氢氧化钠溶液时，氢氧化钠固体放在烧杯中称量时间过长。分析：偏小。氢氧化钠固体具有吸水性，使所称量的溶质氢氧化钠的质量偏小，导致其物质的量浓度偏小。所以称量氢氧化钠固体时速度要快或放在称量瓶中称量最好。 6．称量错误操作。 例：配制氢氧化钠溶液时，天平的两个托盘上放两张质量相等的纸片。分析：偏小。在纸片上称量氢氧化钠，吸湿后的氢氧化钠会沾在纸片上，使溶质损失，浓度偏小。 7．天平砝码本身不标准。 孔板流量计计算公式-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 0引言 孔板是典型的差压式流量计，它结构简单，制造方便，在柳钢炼铁厂使用广泛，主要用于测量氧气、氮气、空气、蒸汽及煤气等流体流量。由于孔板的流入截面是突然变小的，而流出截面是突然扩张的，流体的流动速度( 情况) 在孔板前后发生了很大的变化，从而且在孔板前后形成了差压，通过测量差压可以反映流体流量大小[1]。但是流量的计算是一个复杂的过程。炼铁厂以往仅仅是通过开方器对孔板前后差压进行开方，然后乘以设计最大流量从而获得实际流量值，如公式（1）所示。 （1） 其中Q ——体积流量，Nm3/h； Q max——设计最大流量，Nm3/h； ΔP ——实际差压，Pa； ΔP设——设计最大差压，Pa。 其实这种方法并不能真实反映准确流量，特别是在压力、温度波动( 变化) 较大的时候，测量出来的流量和真实流量相差较大。所以，流量的计算还需要增加温度、压力补偿。在孔板通用公式中，增加压力、温度补偿的流量计算公式关键是对介质在工况下的密度进行处理，此外还需要孔板设计说明书上的流量系数、孔板开孔直径、膨胀系数、工况密度等参数，公式比较复杂；笔者经过大量的数据统计获得的简易公式则简单得多，只要有孔板的设计最大流量、设计差压和设计压力，即可准确获得实际流量值。 1孔板流量计计算公式 1.1通用计算公式（2） (2) 其中Q——体积流量，Nm3/h； K——系数； d——工况下节流件开孔直径，mm； ε——膨胀系数； α——流量系数； ΔP——实际差压，Pa； ρ——介质工况密度，kg/m3。 公式（2）中的介质工况密度ρ和温度、压力有关，根据克拉珀龙方程，有 （3） P ——压力，单位Pa； V ——体积，单位m3； T ——绝对温度，K； n ——物质的量； R ——气体常数。 相同( 一定) 质量的气体在温度和压力发生变化时，有： 一定物质的量浓度溶液配制过程中的 误差分析 山东省邹城市第二中学张文伟 邮编：273500 在高中化学，一定物质的量浓度溶液的配制过程中的误差分析，一直是教学的重点和学生学习中的难点，也是考试中的考点，下面就结合一定物质的量浓度溶液配制的步骤，将配制过程中可能出现的情况总结如下。 误差分析依据的原理：C B= = ，由m、V决定实验误差。 １、计算 例如，经计算需溶质固体，而实际称量了。 由于托盘天平的感量为，四舍五入后，称量的溶质的质量增加，故所配溶液浓度偏高。 ２、称量或量取 ①天平砝码生锈（没有脱落）或沾有其它物质。导致称量物质的实际值大于称量值。 ②称量时，游码忘记归零。 ③调整天平零点时，游码放在了刻度线的右端。 ④用量筒量取液体时，仰视读数，使所量取的液体体积偏大。 ⑤用量筒量取液体时，用水洗涤量筒，将残留在量筒中的液体洗出，使所量取液体体积偏大。 上述操作均使称得溶质的质量或量取液体体积增大，故所配溶液浓度偏高。 ⑥直接称热的物质，含有水分，称的重，实际质量小。 ⑦砝码有残缺。 ⑧称量时，将药品和砝码的位置放颠倒了。 ⑨在敞口容器中称量易吸收空气中其它成分或易于挥发的物质时的动作过慢。 ⑩用刚洗涤过的量筒量取所配溶液。 由于刚洗涤过的量筒内壁附着有水珠，使量取的一定体积的溶液所含溶质的量减少，故所配溶液浓度偏低。 ⑩用量筒量取液体时，俯视读数，使所量取的液体体积偏小。 上述操作均使称得溶质的质量或量取液体体积减小，故所配溶液浓度偏低。 ３、溶解 为加速溶质的溶解而搅拌溶液，使溶液飞溅出来。 飞溅出的溶液中含有部分溶质，使所配溶液中的溶质减少，浓度偏低。 ４、转移 ①转移溶液时有部分液体溅出，使溶质减少，所配溶液浓度偏低。 ②溶解固体溶质或稀释溶液时，未恢复至室温即转入容量瓶进 2010.6中国计量China Metrology 标准孔板流量计的设计安装要求及气质要求比较苛刻，在实际工况条件下，因很难符合因GB/T21446- 2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》国家标准的 要求，因此必会产生流量计计量附加误差。本文结合现场实际情况，对产生计量附加误差的原因进行分析及解决方法进行探讨。 一、孔板流量计测量原理 当流体流经管道中的孔板时，流束将在孔板处形成局部收缩（像河流中的狭小处一样），流速增加、静压力降低，在孔板前后产生微小的静压力差（称为差压）。流 体的流速增快，孔板前后产生的差压相应增大，从而可以通过测量差压来间接测量天然气流量的大小。 流量测量系统原理如图1所示，（a ）为流量测量仪表流程图；（b ）为流量主参数记录和流量计算积算系统方框图。 二、产生计量附加误差的原因分析 1.上下游直管段长度不够，弯头过多 直管段长度不够，气流得不到充分发展，将造成计量结果的较大误差。GB ／T21446－2008规定的最短直管段长度，在现场实际中一般很难得到满足，特别是由于输气工艺等原因，计量装置的上游往往都存在弯头。如果是单弯头或平面双弯头将使计量结果偏高，对于多个弯头，将使计量结果偏低。因此应该在节流装置之前加 装整流器，避免旋转流、涡流对计量的影响。 2.天然气的气质和气流条件 GB/T21446-2008规定，通过孔板的天然气是经净化 处理后的天然气，气流的流动应是保持亚音速的、稳定的或仅随时间缓慢变化的，气流是均匀单相的牛顿流 体。若气体含有质量分数不超过2%的固体或液体微粒，且呈均匀分散状态，也可以认为是均匀单相的牛顿流体。气流流经孔板以前，其流束应与管道轴线平行，气流流动应为充分发展紊流且无漩涡，管道横截面所有点上的漩涡角小于20，即认为无漩涡。 通过计量调查发现，目前，在油田天然气计量中约 50%的计量点其气流条件具有以下两个特点： （1）气体流量不稳定，并随时间周期性地大幅度变化，属脉动流体。 产生脉动源的原因： ①往复式压缩机、发动机和叶片式增压机。②调压阀猛开关或者阀芯松动和磨损。③大量水或油的冷凝物在管线中不规则运动。 标准孔板流量计 测量天然气流量计量附加误差分析 □李政 盛春艳 罗瑶 彭永娟 卫巍 （a ）流量测量仪表流程图 （b ）流量主参数记录和流量计算积算系统方框图 图1流量测量系统原理图 配电器 （或信号分配器） 记录仪 温度变送器 热电阻 压力变送器 差压变送器 流量计算机 97 误差与不确定度技术篇 一次装置 PR ΔPR ΔP P T PR 溶液的配制 教学目标： 知识与技能： ①理解“物质的量浓度”的含义，了解化学中引入“物质的量浓度”的意义。 ②初步掌握配制一定物质的量浓度溶液的步骤： 计算→称量→溶解→转移→洗涤→定容→摇匀 ③知道确保溶液浓度准确的两个基本原则: （1）尽可能将溶质全部转移到容量瓶中。 （2）确保向容量瓶中加水时不超过瓶颈上的刻度线。 ④会简单的实验误差分析。 如：转移溶液时不慎洒到容量瓶外，将导致物质的量浓度变小。 摇匀后再加水将导致浓度偏小。 过程与方法： ①通过类比速度（m/s）的含义及计算公式，帮助学生正确理解物质的量浓度的概念。 ②学会根据物质的量浓度的概念分析实验误差的方法。 ③通过了解实际生产中多种计量方法，使学生认识到化学计量的确定取决于实际需要，取决于计算方便，从而帮助学生初步学会从“实际需求”的角度去看待化学问题的方法。 情感态度价值观： ①通过类比的学习过程，使学生感悟各学科的很多思想方法是相通的，应该用联系的眼光看待学习。 ②通过对实验细节的分析，培养学生的“定量”意识，训练学生思维的缜密性。 ③通过了解使用物质的量浓度的意义，使学生认识到化学计量的发明对于化学学科的发展具有重要的作用。 教学重点： 物质的量浓度的含义正确配制一定物质的量浓度溶液的方法 教学难点： 如何根据物质的量浓度的概念分析配置过程对溶液物质的量浓度大小的影响，形成正确的步骤。 1. 使学生初步学会天平的使用方法 2. 使学生初步学会容量瓶的使用方法 3. 使学生初步的使用方法配制一定物质的量溶液的实验技能。 教学过程: [导入]初中我们学习了有关一定质量分数溶液的配制，今天我们一起来应用这些知识解决实际问题。我们用一个例题来回忆一下如何配制一定质量分数的溶液，请大家根据已有知识如何配制 100g 10% NaCl 溶液的操作步骤。 投影］配制一定质量分数的溶液，需要哪些实验仪器? ［学生考虑并回答］ ［仪器］天平、药匙、玻璃棒、小烧杯、试剂瓶 ［投影］请同学们认真分析和讨论，配制一定质量分数的溶液需要那些步骤？ 步骤：计算→称量、量取→溶解→装瓶（贴标签） 由实验室有10% 双氧水，1.00mol·L-1 NaC，那么如何配制一定体积一定浓度的溶液呢？ 提出容量瓶并介绍容量瓶的使用方法，以及注意事项。溶液配制的误差分析
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