[摘要]现场使用的孔板流量计在孔板清洗时无法计量天然气流量，计量的公平、公正性无法得到保证。实际生产中常通过经验方法进行估算，未引入进行补偿，国家相关标准也未说明是否需要进行流量补偿以及补偿的方法。通过对孔板流量计的工作原理及清洗维护时天然气流态的分析，在现场采用孔板流量计并联和孔板流量计与超声波流量计串联两种方式，对孔板清洗期间的天然气流量进行比对。结果表明全年清洗48次，则估算流量与实际流量相差约3.4x10m3。结论如下:(1)管道内孔板的存在与否，对管道内天然气流动有较大影响:(2)孔板清洗期间实际流量和经验估算量有较大差值:(3)孔板流量计清洗期间进行流量补偿是必要的。
　　标准孔板流量计是一种非常成熟的流量计,在多年的试验和使用过程中积累了大量的数据和经验，以其耐高压，安装使用维护方便等诸多优点在我国天然气计量中占有主导地位叫。随着国家重点工程西气东输管道的全线通气,我国天然气的应用开始了一个新的里程。天然气管道的迅速发展，要求对天然气流量进行更加正确的计量。天然气在生产集输过程中，天然气气质中含有从地下带出的油水及砂粒粉尘，因此，天然气在高速流动中不断冲刷管道和设备，将会在孔板表面沉积大量污物，使天然气流量计量严重偏离正常值，必须通过周期性清洗孔板来纠正偏差。而在孔板流量计清洗过程中，由于没有孔板节流，计量将停止，累积也就终止，而清洗孔板时，又不能停止供给天然气,孔板清洗期间的天然气流量无法正确获得。现行国家标准GB/T21446-2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》规定了在天然气输送过程中的流量计算公式，但无孔板流量计清洗期间的流量计算公式,也未说明孔板流量计清洗期间是否需要进行流量补偿以及如何补偿。
1孔板流量计清洗期间流量补偿现状
　　在实际工作中,孔板流量计清洗期间流经的天然气流量一般通过经验方法进行估算，未进行流量补偿。主要采用以下三种方式估算:
第一种:记录孔板清洗前n(n<=20)分钟的每秒平均量，再记录清洗过程中的时间，即累积秒数，孔板清洗期间估算的流量就是两者的乘积。
第二种:在孔板清洗完毕后，从计量系统上电开始计量起,采集n(n<=20)分钟的每秒平均量，孔板清洗期间估算的流量就是每秒平均量与清洗孔板过程中累积时间秒数的乘积。
第三种:记录孔板清洗前n(n<=20)分钟的每秒平均量，孔板清洗结束,从计量系统上电开始计量起，再记录n(n<=20)分钟的每秒平均量,然后将两个平均量再做平均,孔板清洗期间估算的流量就是最后的平均秒流量与清洗孔板过程的时间秒累积的乘积。
　　通过经验方法估算孔板流量计清洗期间的流量,就是平均瞬时流量与孔板清洗时间的乘积。孔板流量计清洗期间，没有节流件，流速将增加，除了利用平均瞬时流量来估算，还需不需要另外进行流量补偿呢?在行业领域中主要有两种认识:一种认为，孔板流量计清洗时间短，天然气在封闭管道中流动，流量变化很小，无需补偿;另一种认为，在孔板提出瞬间，流速增加，流量增大，应该补偿。行业领域内的这两种观点目前都尚未得到有效实验论证，无法准确指导现场应用，因此，有必要通过理论进行分析，并通过实验来论证。
2孔板流量计工作原理
　　差压式孔板流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流元件时产生的压力差与其流量间的对应关系，通过测量压差实现对流量的测量。充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，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。流体流动的流量越大，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。这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。
　　孔板以开孔锐利度来保证精度，对腐蚀、磨损、结垢、脏污敏感，长期使用精度难以保证，在天然气输送中，孔板大量的接触重烃、泥沙等，需经常拆下清洗。孔板流量计清洗前与清洗期间天然气流态见图1、图2。
 
　　GB/T21446-2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》中，天然气在标准参比条件下的体积流量实用公式为:
 
式中:
qvn一天然气在标准参比条件下的体积流量;
Avn一体积流量计量系数是采用计量单位而定;
C一流出系数;
E一渐近速度系数;
d一孔板开孔直径，mm;
Fc一相对密度系数;
ε一可膨胀性系数;.
Fz一超压缩系数;
FT一流动温度系数;
P1一孔板上游侧取压孔气流绝对静压，MPa;
△P一气流流经孔板时产生的差压，pa.
　　当孔板流量计处于清洗过程中，孔板被摇至上阀腔后，此时无压差△P产生,也就无法用此公式对天然气流量进行计算。
3现场实验
3.1并联孔板流量计比对实验
　　从一个完整的计量支路来看，只要它与下游之间存在压差,将孔板提出计量管后，计量管段处于全通状态，气流通过的横截面积骤然增加，由于缺少阻力元件孔板的节流作用，此时通过的天然气流速增加，总量也会随之增加7。
　　为了论证这个理论，选择-一个上、下游气源相对稳定的计量点，站场汇管上并联安装有两条规格型号、工艺布局完全相似的孔板流量计J1、J2(DN150,表压3.2MPa)进行实验(图3、图4)。
 
　　实验方法:选择在上下午不同时段，分别清洗J1和J2共做两次实验。清洗孔板流量计J1(J2)，在清洗过程中，J1(J2)由于缺少阻力元件孔板的节流作用，汇管中绝大部分天然气流向J1(J2),J2(J1)瞬时流量(以下简称瞬量)减少，而汇管总瞬量(J1与J2的瞬量之和)在孔板流量计清洗前后基本稳定，通过汇管总瞬量减去J1(J2)清洗期间J2(J1)平均瞬量，来推算出J1(J2)清洗期间流经JI(J2)的天然气大致瞬量。利用天然气大致瞬量估算的流量，与按照经验方法三(清洗前后20分钟平均瞬时流量)估算的流量进行对比。
3.1.1第一次实验:清洗孔板流量计JI(14分钟)
(1)清洗孔板流量计J1，清洗前、中、后J1、J2、总瞬量如表1所示。
 
　　从表1室验数据可以看出，总瞬量在孔板清洗前和清洗后
　　基本一致，由此可推算J1清洗期间瞬量qJ1及总流量QJ1:
J1清洗期间瞬量qJ1=926295-337685=588610(m3/d)，
J1清洗期间总流量QJ1=588610÷24÷60x14=5723(m3)
(2)清洗孔板流量计J1,清洗前、后20分钟J1瞬量如表2所示。
J1清洗期间瞬量qu'=(389773+407071)+2=398422(m3/d)
J1清洗期间总流量Q1'398422÷24÷60×14=3874(m3)
　　从第一次实验可以看出，孔板流量计J1清洗期间的实际流量约为5723m3，利用经验方法估算的流量为3874m3，两者相差47.7%，1.48倍。
 
3.1.2第二次实验:清洗孔板流量计J2(21分钟)
(1)清洗孔板流量计J2，清洗前、中、后J1、J2、总瞬量如表3所示。
 
从表3实验数据可推算J2清洗期间瞬量qJ2及总流量qJ2:
J2清洗期间瞬量qJ2=1125766-233185-892581(m3/d)
J2清洗期间总流量QJ2=892581+24+60x21=13017(m3)
(2)清洗孔板流量计J2,清洗前、后20分钟J2瞬量如表4所示。
 
J2清洗期间瞬量qu2'=(664076+700873)+2-682475(m3/d)
J2清洗期间总流量QJ2=682475+24+60x21=9953(m3)
　　从第二次实验可以得出，孔板流量计J2清洗期间的实际流量约为13017m3,利用经验方法估算的流量为9953m3，两者相差30.8%，1.31倍。
3.2串联孔板流量计与超声波流量计比对实验
　　为了进一步论证在孔板清洗期间应进行流量补偿，选择一个无人值守单井站，该站井口产量较小，场站工艺简单，有孔板流量计和超声波流量计串联，且两套装置的直径、工艺布局完全相似。.上游为高级孔板阀，下游为超声波流量计置，管径为DN100，压力为2.5MPa,两台装置相邻不足20米。见图5、图6。
 
 
　　实验方法:清洗上游孔板流量计，上、下午共清洗两次，记录在上游孔板流量计清洗期间，流经下游超声波装置的天然气流量，推算清洗期间流经孔板流量计的天然气流量大致范围。
3.2.1第一次实验:清洗孔板流量计16分钟
(1)清洗孔板流量计前、后20分钟瞬量如表5所示。
清洗期间瞬量q=(50355+50515)÷2=50435(m3/d)
清洗期间总流量Q=50435+24-60x16==560(m3)
(2)清洗孔板流量计期间，下游超声波流量计累积流量如表6所示。
 
 
　　上游孔板流量计清洗期间流经下游超声波流量计的总流量Q=33464622-33463894=698(m3)
　　从第一次实验可以得出,孔板流量计清洗期间的实际流量约为698m3，利用经验方法估算的流量为560m3,两者相差25%，1.25倍。
3.2.2第二次实验:清洗孔板流量计15分钟
(1)清洗孔板流量计前、后20分钟瞬量如表7所示。
 
清洗期间瞬量q=(45213+45438)+2=45326(m3/d)
清洗期间总流量Q=45256÷24÷60x15=471(m3)
(2)清洗孔板流量计期间，下游超声波流量计累积流量如表8所示。
 
　　上游孔板流量计清洗期间流经下游超声波流量计的总流量Q=33478820-33478227=593(m3)
从第二次实验可以得出，孔板流量计清洗期间的实际流量约为593m3,利用经验方法估算的流量为471m3,两者相差.26%，1.26倍。
4结论
　　从现场实验可以得知，在孔板流量计清洗期间，由于缺少阻力元件孔板的节流作用，管道内天然气的流速加快，流经孔板流量计的流量增加。因此，利用经验方法(平均瞬时流量)估算的流量与实际流量相差较大。四次现场实验，实际流量与估算流量相差最小为25%，1.25倍，最大为47.4%，1.48倍。假设某天然气场站每天生产的天然气为5x106m3,每周清洗一次，每次20分钟,按照实际流量与估算流量相差1.25倍计算,则估算流量与实际流量相差约69445m3。全年清洗48次，则相差约3.4x106m3。清洗次数越多、时间越长，流量损失也就越大。如果不进行流量补偿，势必会造成估算的天然气流量偏低，有失计量的公平、公正。因此，在估算天然气流量时进行补偿是非常必要的。

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