[導讀] 華北油田第四采油廠的天然氣計量主要以智能旋進漩渦流量計計量為主，但受工況變化等因素的影響，計量精度下降。從三個方面分析了引起計量誤差的主要因素，提出了降低計量誤差的改進措施。
智能旋進漩渦流量計是集流量、溫度、壓力檢測功能于一體的新一代流量計，能自動跟蹤修正被測氣體的溫度、壓力和壓縮因子，直接檢測氣體的標準體積流量和總量。因為其無機械轉(zhuǎn)動部件，可靠性高，穩(wěn)定性好，維護量少，在華北油田公司第四采油廠生產(chǎn)現(xiàn)場得到了廣泛應用。但由于計量儀表的誤差，運行工況的變化以及其他因素帶來的誤差，降低了智能旋進漩渦流量計的計量精度。因此，找出引起流量計誤差的因素，提出改進措施，對于提高天然氣的計量精度具有重要意義。
一、智能旋進漩渦流量計工作原理
智能旋進漩渦流量計屬于速度式測量儀表，進入流量計的流體通過漩渦發(fā)生器產(chǎn)生漩渦流，漩渦流在文丘里管中旋進，到達收縮段突然節(jié)流使漩渦流加速。當漩渦流進入擴散段后，因回流的作用強迫進入旋進式二次旋轉(zhuǎn)，漩渦流的頻率與介質(zhì)速度成正比并且為線性關(guān)系，由壓力傳感器檢測，檢測的微弱電信號經(jīng)處理可轉(zhuǎn)換為流量信號。
二、引起誤差的主要因素
流量計產(chǎn)生誤差的因素，計量儀表引起的誤差（流量范圍、壓力變化、直管段因素），使用條件變化引起的誤差（機械振動、介質(zhì)中含有雜質(zhì)、電磁干擾）等，因此在使用智能旋進漩渦流量計的過程中，必須考慮到這些因素是否會影響到流量計的正常工作。
1、計量儀表誤差
（1）流量范圍
每個規(guī)格的流量計均有其流量范圍，當介質(zhì)流量低于流量下限時，如果介質(zhì)流速過低，無法檢測流速，將無法保證精度；而當流量高于流量上限時，TDS旋進式流量計的壓力損失過大，會產(chǎn)生丟脈沖、漏計等現(xiàn)象，無法保證流量計的精度。
另外，由于油田開發(fā)的特殊性，一般在開發(fā)初期，氣量比較大，到開發(fā)后期，氣量不斷減少，因此流量計的量程比是一個關(guān)鍵的因素。在流量計選型時，必須以工作流量處于流量計所能覆蓋的流量范圍內(nèi)為原則。TDS旋進式流量計的量程比一般在15∶1左右，超出量程的上限或下限，均會出現(xiàn)較大的計量誤差。
（2）壓力
壓力的精確檢測對氣體的準確測量起著決定性的作用，特別是要減少相對誤差，對于一個精度為±0.5%FS（滿量程精度），量程為0.5MPa的壓力傳感器，其測量最大誤差為0.5MPa×0.5%=±2.5kPa；而在檢測200kPa的介質(zhì)壓力時，其最大相對誤差為±2.5/200×100%=±1.25%。由此可見，隨著檢測點壓力的升高，相對誤差越來越小，因此在使用前一定要根據(jù)工況的最高壓力選擇合適的傳感器量程。
此外，壓力損失大是旋進式流量計的一個缺陷，經(jīng)過不斷改進，已使壓力損失得到了有效控制，但與渦輪流量計等相比還有差距。因此，當有壓力損失要求時，若選擇TDS系列流量計，應考慮此因素。
（3）直管段
從智能旋進漩渦流量計的計量原理可知，流體介質(zhì)的流動狀態(tài)對測量結(jié)果有較大的影響，故在流量計的前后部位，應有足夠長的直管段以保證介質(zhì)的穩(wěn)定流動。
一般地，表前直管段不小于5D，表后直管段不小于1D。如果受空間限制，例如表前無節(jié)流件時，表前直管段可放寬至不小于3D。但表前有節(jié)流件時，必須滿足表前直管段不小于5D。
表前為擴大段，直管段不大于3D時，精度基本不受影響；表前有節(jié)流件而直管段不大于5D時，誤差一般不大于3%～5%。
2、工況變化誤差
該誤差主要是由脈動流現(xiàn)象和超量程、流程頻繁波動引起的。管道中氣體流速和壓力發(fā)生突然變化，造成脈動流，引起差壓波動，當節(jié)流裝置出現(xiàn)明顯的脈動流時，計量可能產(chǎn)生較大誤差。有關(guān)文獻指出，脈動流引起的誤差最大可達20%～30%。當前，脈動的主要來源為輸氣干線。
（1）機械振動
管道的強烈機械振動會對流量計產(chǎn)生影響，TDS系列流量計的抗機械振動能力雖然明顯優(yōu)于LUXZ，但在有強烈機械震動的場合，TDS系列流量計的精確度可能會降低。
（2）氣體雜質(zhì)
氣體分離不徹底，氣質(zhì)含有較大顆?；蛴休^長纖維雜物時會堵塞流量計，影響流量計傳感器對渦流旋轉(zhuǎn)頻率的測量，使流量計的精度下降；另外，分離不徹底的天然氣氣質(zhì)中含有液體，會腐蝕流量計的各個連接部位和傳感器（經(jīng)化驗，華北油田采油四廠域內(nèi)部分井站的氣體含有H2S），連接部位使用的密封墊片腐蝕后會造成流量計的局部滲漏，影響了流量計的精確計量。
（3）電磁干擾
無論是標定設(shè)定參數(shù)，還是廠家設(shè)定參數(shù)，均存于旋進漩渦流量計積算儀中的電可擦可編程只讀存儲器（EEPROM）中，在斷電的情況下也可長期保存，當遇到強烈的電磁干擾沖擊或其他較強干擾時，這些參數(shù)也存在部分變化的可能性。儀表內(nèi)部參數(shù)的變化會導致儀表癱瘓，產(chǎn)生無規(guī)則的計量結(jié)果。
3、其他誤差
操作不到位、管理不嚴等因素也會引起較大的計量誤差；在安裝流量計的地方，為了便于維修，一般都設(shè)有旁通流程，如果旁通閘門沒有關(guān)嚴或者有內(nèi)漏，便會引起較大的計量誤差；沒有按期檢定流量計，相關(guān)參數(shù)漂移也會引起較大的計量誤差。
三、降低誤差的措施
1、正確選擇量程范圍
合理選擇量程范圍，使用前詳細閱讀說明書?？紤]到流量計的使用環(huán)境一般較為惡劣，有振動、脈動等干擾存在，當流量計經(jīng)常處于下限流量工作時，很難保證計量精度，因此，應使流量計的流量范圍處在流量計工況最大流量的20%～90%。
對于TDS或LUXZ系列旋進式流量計，一般當流量不大于最大工況流量的1.5倍時，可正常計量，但會出現(xiàn)-1.5%～-3%的偏差；當流量不小于最大工況流量的1.5倍時，可能會出現(xiàn)較嚴重的負偏差，甚至出現(xiàn)嚴重丟失脈沖。
2、合理確定流量計的壓力等級
智能流量計必須準確檢測介質(zhì)的壓力，才能保證流量計的準確計量。流量計的壓力檢測精度必須以相對誤差計算，而壓力傳感器的準確度一般以應用誤差計算。智能流量計中，已對壓力檢測采取了分段修正，當介質(zhì)壓力不小于1/3設(shè)計壓力時，可保證壓力檢測的相對誤差不大于±0.4%；但當壓力低于1/3設(shè)計壓力時，相對誤差可能就不能保證小于±0.4%。因此應根據(jù)現(xiàn)場的實際介質(zhì)最高壓力確定傳感器量程，否則，若用較高壓力規(guī)格的壓力傳感器檢測低壓（不大于1/3設(shè)計壓力），就不能保證流量計應有的精度。
目前，一般選用的傳感器規(guī)格的壓力等級有0.6、1.0、1.6、2.5、4.0和6.0MPa。
3、按照規(guī)范正確安裝
嚴格按照流量計的安裝要求安裝，在氣質(zhì)中含有原油和微量顆粒雜質(zhì)的情況下，力爭垂直安裝，防止原油顆粒雜質(zhì)淤積在漩渦發(fā)生體周圍，出現(xiàn)計量誤差；在冬季對流量計機殼體進行保溫，以免積液；另外，在流量計的安裝過程中，必須明確介質(zhì)的流動方向，不能反向安裝。
盡可能避免振動及高溫，遠離流態(tài)干擾元件（壓縮機、分離器、調(diào)壓閥、大小頭匯管及彎頭等），保持儀表前后直管段內(nèi)壁光滑平直，保證被測介質(zhì)為潔凈的單相流體，表前直管段不小于5D，表后直管段不小于1D。
4、加強日常管理
為了減少計量誤差，應在正式安裝前將儀表送往有鑒定資質(zhì)的部門進行全量程范圍內(nèi)的標定；在使用過程中，對儀表的渦流體及其他構(gòu)件進行定期檢查或清洗；定期進行儀表標定（一般為1次/a）；不定期查看電池狀況，檢查儀表系數(shù)及鉛封狀況；定期檢查儀表工藝流程狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時整改。
四、天然氣計量儀表的發(fā)展趨勢
由于電子技術(shù)、計算機以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速進步，天然氣計量已逐步向在線、實時、智能的方向發(fā)展，同時依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)遠程化通訊、控制和管理。對于整個天然氣計量系統(tǒng)，流量計只是提供氣體測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)的一部分，除了流量計之外，還有能提供補充測量數(shù)據(jù)的輔助儀表系統(tǒng)（壓力傳感器、溫度傳感器、氣體密度計、氣相色譜儀等），和能按標準程序記錄、儲存和傳輸測量數(shù)據(jù)的計算數(shù)據(jù)收集和傳輸系統(tǒng)，以及向全公司發(fā)布數(shù)據(jù)的計算機網(wǎng)絡(luò)。相關(guān)技術(shù)的發(fā)展會使氣體測量信息的傳遞速度越來越快。為了提高測量精度，加快測量數(shù)據(jù)的傳遞發(fā)送，擴大測量設(shè)備的自我診斷能力，預計在測量系統(tǒng)中會更多地采用內(nèi)置式微處理機。過去流量儀表選型比較單一，近幾年隨著對流量計的研究和開發(fā)，流量儀表選型從單一儀表向多元化儀表發(fā)展。例如，對于中低壓、中小流量工況，可選擇智能型速度式流量計（渦輪、漩進漩渦流量計）；對于高壓、大流量工況，可選擇氣體超聲流量計。近期又出現(xiàn)了一種新型流量計———內(nèi)文丘里管，可適用于流量變化范圍大的中低流量工況。