发布时间 : 星期一 文章流量计量基础知识更新完毕开始阅读069b731f14791711cc791797
17- 17 -- 17 -
ISO TC30/SC2 起草的ISO5167-1 国际标准
ISO TC28/SC5 所采用的API2530 美国石油学会标准 两个标准在某些方面的不一致长期困扰着设计人员和用户，流出系数C的公式差异还时常引起计量争议。在国际上起主导作用的ISO5167-1中采用的是J.Stolz于1980年以前创立的流出系数公式，这个公式的基础是具有300个试验点的回归数据库。80年代中，在国际流量界一直存在修订标准及统一流出系数C公式的呼声，近10-15年，美国（以API为主）、欧共体（以英国NEL为主）及日本（NRLM，国家计量院）的流量科学家以学术研究的方式进行了大量试验研究，积累了大量数据，建立了有一万多个试验点的API+CEC数据库，该数据库是在11个不同的实验室，用不同产地的12种测量管和100多块孔板，测量不同来源的四种流体（油、水、天然气和空气）。
目前，ISO5167-1仍然是采用J.Stolz 1980年以前以300个试验点回归的Stolz公式。我们国家标准GB/T2624-93等效采用国际标准。此公式未考虑近十年以来为改进公式所积累的大量精确数据。而AGA3号报告新版，是以10192个试验数据的回归数据库回归的公式（RG公式）。两个公式仍不同，这给孔板使用者造成极大的麻烦。全世界的流量测量界希望国际上的主要组织如ISO、EN、API、AGA、ADME在他们第三次修订标准时采用一个统一的流出系数C公式。1998年4月和5月，国际标准化组织第30技术委员会（ISO/TC30）发布了有关孔板的三个技术文件，第一个是对国际标准ISO5167-1991“用差压装置测量流体流量——安装在充满流体的圆形截面管道中的孔板、喷嘴和文丘里管”的第1号修正文件，其主要内容就是用RG公式取代原来的Stolz公式，将国际标准和美国标准的孔板流出系数计算方法统一起来。也就是说，修改后的ISO5167对孔板的适用条件（如管径、雷诺数等）也应符合AGA3号报告的规定。
（3）孔板的气体流束可膨胀性系数ε
应用节流装置测量可压缩性流体流量时，可压缩性流体流经节流件，由于压力的变化，将会引起流体体积的变化，发生膨胀。可膨胀性系数是一个经验表达式，用以修正天然气通过孔板时因密度变化而引起的流量变化。标准中给出经验公式：
ε= 1-（0.41+0.35β4）△p/ 106 P1k （4-3-2） ε是由试验得到的,用安装不同导压管的孔板流量计进行的水、空气、蒸气和天然气膨胀性研究，是目前使用的膨胀系数公式的基础。实验研究将几种可压缩流体的流动与不可压缩流体进行了对比，可膨胀性系数ε被定义为
ε= C 1/ C2
式中 C 1——由可压缩流体试验获得的流出系数。
C2——由不可压缩流体试验获得的流出系数。 ε= f (β、k、△p、P1)
实验表明，ε与雷诺数无关，对于给定的节流装置，直径比已知时，ε只取决于差压、静压和等熵指数。
当流体是不可压缩流体时，ε等于1；当流体是可压缩流体时；ε小于1。
第三节 有关孔板标准的简介
18- 18 -- 18 -
1、国际标准：ISO5167-1（1991），用差压装置测量流体流量——第1部分：安装在充满流体的圆形截面管道中的孔板、喷嘴和文丘里管。 ISO（国际标准化组织），是各国标准团体（ISO成员团体）的世界性联合会。国际标准的制定工作通常是由各ISO技术委员会进行。
国际标准ISO5167-1由ISO/TC30“封闭管道中流体流量的测量”技术委员会的SC2“差压装置”分技术委员会制订。ISO5167-1（1991）替代ISO5167：1980。
ISO5167在总题目“用差压装置测量流体流量”下，由下列部分组成： 第一部分：安装在充满流体的圆形截面管道中的孔板，喷嘴和文丘里管； 第二部分：安装在管道入口处的孔板和喷嘴。
2、国家标准GB/T2624-93代替GB2624-81“流量测量节流装置 用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量”
该标准等效采用国际标准ISO5167-1（1991） 主要内容与适用范围：
内容：规定了节流装置中孔板、喷嘴、文丘里管的结构形式、技术要求以及节流装置的使用方法、安装和工作条件、检验规则和检验方法，同时还给出了计算流量及其有关不确定度等方面的必需资料。
适用范围：
适用于取压方式为角接取压、法兰取压、D和D/2取压以及节流件为孔板、喷嘴和文丘里管的节流装置及使用极限和流体条件。 3、美国标准AGA3号报告
1990年至于1992年美国石油学会（API）、美国煤气协会（AGA）和气体加工者协会（GPA）陆续出版了修订后的联合标准《天然气流体测量 同心直角边孔板流量计》。即第三版的AGA3号报告。新版AGA3号报告在篇幅、结构、内容等方面，都较1985年的第二版有很大变动。其中包括孔板流出系数的回归数据库和孔板流出系数的计算公式等重要变化。该标准由4个分册组成：
第一分册： 一般公式和不确定度准则 第二分册： 技术规定和安装要求 第三分册： 在天然气计量中的应用
第四分册： 背景、发展、计算程序及附属文件 在有关天然气孔板测量的标准中，AGA3号报告具有公认的权威性和先进性，在国内外应用都比较广泛。因此，修订后的AGA3号报告必将给孔板测量天然气的技术及标准带来相应的影响。
4、石油天然气行业标准SY/T6143-1996《天然气流量的标准孔板计量方法》 该标准是根据GB/T2624-93，针对天然气流量测量的特点，参改了AGA3号报告，对SYL04-83进行修订的。
从4个标准来看，我国GB/T2624-93等效采用了国际标准ISO5167-1（1991），有关孔板计量天然气流量的行业标准SY/T6143-1996也是同国家标准相一致的，但部分内容参考了AGA3号报告。
第四节 AGA3号报告与国际标准ISO5167的主要差异
1.适用范围
19- 19 -- 19 -
总体来讲，AGA3号报告和ISO5167所适用的被测介质均为单相的匀质牛顿流体。与石油、天然气工业有关的所有气体，大多数液体和稠相流体通常被认为是牛顿流体。但AGA3号报告主要针对天然气介质，因此，AGA3号报告详细规定了天然气相对密度、压缩因子、粘度、等熵指数及热值等与流量计算有关的物性参数的计算和取值方法。ISO5167则完全是有关流量测量节流装置的通用标准，基本不涉及与被测介质种类有关的计算和规定，不足以指导天然气等具体被测介质的流量计算。
AGA3号报告规定的节流件为同心直角边标准孔板，取压方式为法兰取压。ISO5167规定的节流件为标准孔板、标准喷嘴和标准文丘里管，适用的取压方式为角接、法兰和径距取压3种。
AGA3号报告适用于管径等于或大于2英寸，管道雷诺数ReD≥4000的场合；ISO5167适用管径等于或大于50mm，小于或等于1200 mm，管道雷诺数ReD≥3150的场合。 2.孔板的技术要求
直径比 AGA3 β= 0.10～0.75 推荐0.2～0.6 d≥11.43 mm. ISO5167 β= 0.20～0.75 d≥12.5 mm.
孔板厚度 AGA3 查表,通过比较相同管径下孔板厚度,可确认AGA3 所规定的最大孔板厚度小于ISO5167的规定.当管径为2-3″时，两个标准规定的厚度E值基本一致，管径增加时，AGA3 Emax＜ISO5167 Emax。例如： 当D=10〃 Emax=0.0319D D=20〃 Emax=0.0253D D=30〃 Emax=0.0193D ISO5167 E=0.05D
孔板厚度过小，会导致由于差压长期作用于孔板两端而引起的孔板弯曲，引起流量测量误差。
有关孔板几何尺寸的其他技术要求，两个标准之间没有明显差异。 3.直管段长度
两个标准规定的不同阻流件和直径比条件下的最短直管段长度见表1，因为两个标准给出的阻流件型式不完全一样，此表条件下只列出可比的直管段长度。
从表1可以看出，在相同的阻流件和直径比上，AGA3号报告所要求的上游最短直管段长度，几乎只是ISO5167所规定值的一半或更短，其下游最短直管段长度也明显比ISO5167所要求的短。
4.流动调整器 AGA3 只规定了管束式整流器结构。
ISO5167 除此外还有平板交叉式、多孔板式、栅格式、径向叶片式，选择范围要宽得多。
5.取压孔 AGA3 没有象ISO5167那么明确要求，传统做法是利用差压上游取压孔测静压。
ISO5167 明确要求静压取压口与用来测量差压的上游或下游 取压口分开。 6.流出系数公式
AGA3 使用由新的回归数据库建立的RG方程，作为法兰取压孔板的经验流出系数公式。
20- 20 -- 20 -
ISO5167 选用建立在30年代OSU数据库基础上的Stolz公式。 7.孔板的实流检定
AGA3 提出了在线实流检定孔板的概念。
ISO5167 没有此内容。JJG640-94规定，可用水流量标准装置实流检定孔板流量计，确定孔板的流出系数，用气流量标准装置。可参照进行。 8.不确定度
AGA3 给出了各分项不确定度的计算方法，其中C不确定度约为0.5% . Fz为0.1%
ISO5167 C不确定度≥0.6%
因此，在其他条件相同的情况下，使用AGA3号报告新流出系数公式，能提高流量测量的准确度。
第四节 天然气流量的标准孔板计量方法
参照SY/T6143—1996《天然气流量的标准孔板计量方法》 1． 流量测量的极限条件：（P13 8.2） 2． 测量的一般要求: (P4 4) 脉动源：
一类产生于作往复运动或旋转运动的设备，操作中的阀门、管线的结构，另一类产生于流体的速度、压力和密度的突然变化，归纳起来，最常见的脉动源有：
a. 往复式压缩机，发动机或叶片式增压机。
b. 运行的泵、尺寸不恰当的压力调节阀，松动的阀和磨损的阀。 c. 管线中的冷凝水或油的不规则运动。
d. 井口间歇控制器，自动分液器或分离倾卸器。 e. T形管线连接件的死区和类似的死区。 减小脉动：
为了获得可靠的测量结果，必须遏制脉动。一般说，下述方法对减小脉动及脉动对孔板测量的影响是有效的。
a. 测量管安装在不受脉动源影响的位置，如调压器上游侧或远离脉动源的地方。
b. 在脉动源和测量管之间安装缓冲罐，限流器或特殊设计的过滤器，减小脉动量。
c. 使用长度约为取压孔至差压计量仪表间距的脉动削弱管或支管。 d. 用开孔直径较小的孔板替换开孔直径较大的孔板，或者使流体经过数根支管流过流
量计组，尽可能提高差压。
为了评价减小脉动的技术条件和方法，已经做了大量的研究实验。 3．安装要求 （P4 5）
4．孔板的结构形式和技术要求 （P8 6） 5．天然气流量计算方法
（1） 体积流量计算基本公式