天然气孔板流量计的不确定度分析

　　引言

　　孔板流量计在 20 世纪使用于天然气流量测量，经过一个世纪漫长的发展过程，它已成为全世界最主要的天然气流量计。目前我国天然气计量专业性标准为《天然气流量的标准孔板计量方法》(SY/T6143- 1996)^[1]。

　　1 天然气孔板流量计的组成

　　孔板流量计由产生压差的一次装置-孔板节流装置和二次检测仪表-差压计、压力计、温度计和相关参数仪器仪表加信号引线等组成，如图 1 所示。

　　2 天然气孔板流量计适用条件

　　孔板流量计是以相似原理为根据，以实验数据为基础的瞬时流量计，从一次装置的几何尺寸到流体流动状态都有一定的要求。

　　2.1 一次装置几何尺寸限制条件

　　SY/T 6143—1996 要求：

　　孔板开孔直径 d≥12.5mm;

　　测量管内径必须满足 50mm≤D≤1000mm;

　　孔径比必须满足 0.20≤β≤0.75;

　　一次装置的结构设计、加工、装配、安装、检验和使用必须符合标准规定的全部技术要求。

　　2.2 气质和气流状态条件

　　SY/T6143- 1996 标准中规定，气流必须是单相的牛顿流体，若气体含有质量成分不超过 2%的固体或液体微粒，且成均匀分散状态，也可以认为是单相的牛顿流体。

　　我国石油天然气行业标准 SY/T 7514《天然气》标准所规定的各种类别天然气都适用。

　　2.3 流动状态的要求

　　孔板流量计的流出系数 C 是在特定的实验室参比条件下，通过大量的实验数据推导得出的计算方法，并通过实践检验是正确的。同时，差压式流量计算基本方程的推导也是基于这样的假设流动条件下，偏离标准规定的流动状态条件将会产生难以估计的流量测量不确定度。因此，气流流动状态应符合如下四条要求：

　　(1) 天然气通过孔板节流装置的流动必须是亚音速的、稳定的或仅随时间缓慢变化的，无脉动流存在。

　　(2)天然气流必须是单相的牛顿流体。

　　(3)天然气流流进孔板以前，其流速必须是与管道轴线平行，对称充分发展的速度分布剖面，无旋转流存在。

　　(4)天然气通过孔板节流装置的流动，必须保持孔板下游静压与孔板上游静压之比不小于 0.75，管道雷诺数Re≥5000(角接取压)和管道雷诺数 Re≥1260β2D(法兰取压)。

　　因此，在选型设计时一定要配合计量站工艺参数仔细核算和流态分析，力争达到最佳的流量测量效果。

　　3 准确度要求和不确定度分析

　　3.1 流量计量准确度的要求