標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)的發(fā)展歷程
標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)由孔板節(jié)流裝置、信號(hào)引線和二次儀表組成。孔板流量計(jì)是國(guó)內(nèi)外研究得、最細(xì)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)最多、使用經(jīng)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)化程度的計(jì)量手段。目前，在國(guó)際上仍無統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)用于天然氣流量計(jì)量，利用孔板流量計(jì)測(cè)量流體流量存在兩個(gè)平行標(biāo)準(zhǔn)ISO5167-1和API2530。由于通用和專門用于測(cè)量天然氣的方法存在一定差異，給我國(guó)制定天然氣孔板計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)帶來了一定的困難。
一、標(biāo)準(zhǔn)文件更新的三個(gè)階段
1.個(gè)階段
我國(guó)在天然氣流量計(jì)量方面一直以孔板流量計(jì)作為主要的流量測(cè)量手段， 然而在20世紀(jì)60年代以前，還沒有一個(gè)正式的、統(tǒng)一的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。為了統(tǒng)一計(jì)量方法， 結(jié)合我國(guó)天然氣的特點(diǎn)制定了《測(cè)量天然氣流量的孔板計(jì)量裝置安裝檢定使用管理規(guī)程（草案）》，把它作為國(guó)內(nèi)計(jì)量天然氣流量的依據(jù)。該草案對(duì)當(dāng)時(shí)的天然氣開采、輸配和銷售等起到了指導(dǎo)和監(jiān)督作用。但由于沒有一個(gè)國(guó)家正式的、的天然氣流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)可依循， 在天然氣用戶中出現(xiàn)了隨意選用計(jì)量公式和計(jì)算參數(shù)、不合理的積算方法和取值方法、孔板加工粗糙、安裝不合理、不統(tǒng)一等混亂現(xiàn)象，繼而導(dǎo)致供需雙方因計(jì)量誤差大而產(chǎn)生糾紛。
1983 年3 月正式批準(zhǔn)，1983 年10 月發(fā)布實(shí)施的SYL04-1983《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》是我國(guó)個(gè)天然氣流量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的頒布與實(shí)施， 結(jié)束了我國(guó)天然氣流量計(jì)量，特別是商品天然氣流量計(jì)量長(zhǎng)期無正式標(biāo)準(zhǔn)可循的局面，減少了計(jì)量糾紛。
2.第二個(gè)階段SYL04-1983標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后， 盡管在促進(jìn)孔板流量計(jì)設(shè)計(jì)、制造和使用的標(biāo)準(zhǔn)化等方面起到了推動(dòng)作用，取得了一定的成績(jī)、積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，但是也出現(xiàn)了一些問題。為適應(yīng)我國(guó)天然氣流量計(jì)量技術(shù)的不斷發(fā)展， 標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)的發(fā)展歷程經(jīng)過3年多的修訂工作， 新的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)于1995年11月審查通過。標(biāo)準(zhǔn)的名稱仍采用《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》，標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)改為SY/T6143-1996。
3.第三個(gè)階段
我國(guó)的天然氣流量計(jì)量90%以上采用標(biāo)準(zhǔn)孔板，其標(biāo)準(zhǔn)SY/T6143-1996《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》是以ISO5167為依據(jù)， 參考AGA NO3報(bào)告和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制的。國(guó)際上這兩個(gè)孔板流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重大變化，特別是ISO5167標(biāo)準(zhǔn)的重大變化， 影響到我國(guó)的SY/T6143 標(biāo)準(zhǔn)的修訂。為了適應(yīng)計(jì)量技術(shù)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷發(fā)展， 加快我國(guó)天然氣計(jì)量與國(guó)際慣例接軌，逐步實(shí)行按質(zhì)論價(jià)，針對(duì)國(guó)際上近年來在天然氣孔板流量計(jì)量技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)方面的新變化，為縮短我國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際水平的差距，采用國(guó)外近20年來的試驗(yàn)研究成果，充分考慮天然氣介質(zhì)的特殊性和我國(guó)天然氣計(jì)量長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)SY/T6143-1996標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，修改后標(biāo)準(zhǔn)名稱改為《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》， 編號(hào)改為SY/T6143-2004。
二、二次儀表的發(fā)展階段
孔板流量計(jì)的二次儀表是壓力、差壓和溫度檢測(cè)元件直至顯示和記錄等計(jì)量?jī)x表的總稱。孔板流量計(jì)所使用的二次儀表的發(fā)展可分為兩個(gè)階段：
1.個(gè)階段———以手工計(jì)算為主的階段20世紀(jì)70年代現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用得最多的是CWD-430雙波紋管差壓靜壓記錄儀。CWD-430雙波紋管差壓計(jì)除了能顯示記錄節(jié)流裝置前后的差壓信號(hào)外, 還能記錄孔板上游側(cè)取壓孔處的靜壓力。CWD-430型雙波紋管差壓計(jì)記錄儀作為孔板流量計(jì)的二次儀表，目前在計(jì)量站場(chǎng)仍有使用，尤其是我國(guó)，它采用人工計(jì)量溫度、求取日平均溫度， 用徑向方根求積儀求出日平均差壓和靜壓， 用計(jì)算器計(jì)算一天的日流量。CWD-430型雙波紋管差壓計(jì)屬機(jī)械儀表， 它準(zhǔn)確度低、可動(dòng)部件多、無法進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳且受人為因素影響大和計(jì)算方式不統(tǒng)一等缺點(diǎn)，經(jīng)常引起計(jì)量糾紛。
2.第二個(gè)階段———以電動(dòng)變送器和計(jì)算機(jī)在線實(shí)時(shí)計(jì)算的階段采用電動(dòng)變送器和計(jì)算機(jī)在線實(shí)時(shí)計(jì)算流量值的計(jì)量技術(shù)20世紀(jì)90年代末才迅速發(fā)展起來。第二代產(chǎn)品就是利用電動(dòng)儀表加電子計(jì)算機(jī)配節(jié)流裝置計(jì)量天然氣流量的計(jì)量技術(shù)。第二代產(chǎn)品的二次測(cè)量?jī)x表經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段， 表1列出了電動(dòng)變送器發(fā)展的過程。我國(guó)生產(chǎn)的電動(dòng)單元組合儀表DDZ-Ⅱ和DDZ-Ⅲ屬于第二代產(chǎn)品的二、三階段，這兩種儀表由于采用力平衡原理，限制了它的小型化。它們不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且在準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性方面都不高（準(zhǔn)確度為±0.5％～±1％），調(diào)零、調(diào)量程和調(diào)遷移會(huì)相互影響。它最重要的缺點(diǎn)是溫度漂移，靜壓誤差沒有得到解決，直接影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。 第三階段變送器是基于微位移檢測(cè)和轉(zhuǎn)換技術(shù)相結(jié)合的原理。該類儀表主要優(yōu)點(diǎn)是裝配、使用、調(diào)整方便；體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；同時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度高，性能可靠。表2為力平衡式、微位移式典型產(chǎn)品的比較。從表1、表2可知，第三階段產(chǎn)品取代第二階段產(chǎn)品作為天然氣流量測(cè)量的二次儀表是必然趨勢(shì)。近年來， 又研制出智能差壓變送器和智能壓力變送器，具有準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。可利用它的通訊功能進(jìn)行在線故障診斷、組態(tài)和校驗(yàn)。為了更為準(zhǔn)確計(jì)量，條件許可時(shí)宜采用這種變送器。期運(yùn)行可靠性， 企業(yè)便可自行掌握強(qiáng)直流測(cè)量設(shè)備的計(jì)量確認(rèn)方法， 從而使強(qiáng)直流電計(jì)量在管理體制和機(jī)制上創(chuàng)新。上級(jí)主管部門支持改進(jìn)強(qiáng)電在線測(cè)試技術(shù)，將其納入《國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目》。然而遺憾的是， 創(chuàng)新項(xiàng)目因不能組織起課題組而擱淺。這是因?yàn)椋?一是現(xiàn)行科技管理體制的研究院所，對(duì)前瞻性、公益性的能源計(jì)量應(yīng)用與管理研究項(xiàng)目不感興趣； 二是標(biāo)準(zhǔn)化和計(jì)量主管部門在能源工業(yè)計(jì)量方面存在管理結(jié)構(gòu)性局限，而能源主管部門所制定的節(jié)約用電管理辦法采用已過時(shí)效的標(biāo)準(zhǔn)， 無法貫徹實(shí)施。這種節(jié)能管理體制分割的深層結(jié)構(gòu)性矛盾，致使節(jié)電管理與科技進(jìn)步形成“兩張皮”，造成節(jié)電綜合管理無力、不順。在這種大環(huán)境下，創(chuàng)新項(xiàng)目擱淺，正折射出節(jié)電行政管理滯后科技進(jìn)步的癥結(jié)所在。志愿者對(duì)創(chuàng)新項(xiàng)目擱淺雖然無能為力， 卻未放棄創(chuàng)新的思考，于2007年完成了《改進(jìn)強(qiáng)電在線測(cè)試技術(shù)的可行性研究》。令人欣慰的是，原課題組成員單位，云南省計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院的“60后”，新開發(fā)出了安裝式“整流效率測(cè)量?jī)x”，配合強(qiáng)電計(jì)量成果的應(yīng)用，能實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)過程強(qiáng)電參數(shù)及其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，為優(yōu)化生產(chǎn)工藝和指導(dǎo)電力整流設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了技術(shù)支持，推動(dòng)了強(qiáng)電計(jì)量成果的推廣創(chuàng)新。
近20年節(jié)電計(jì)量技術(shù)研發(fā)，給了我們多方面的啟迪： 高耗電行業(yè)強(qiáng)電計(jì)量難題長(zhǎng)期不能解決， 主要計(jì)量科技工作者受傳統(tǒng)計(jì)量理念束縛， 當(dāng)轉(zhuǎn)到用錢老的計(jì)量理念指導(dǎo)技術(shù)研發(fā)后， 才有了正確的技術(shù)路線，研發(fā)工作取得突破性進(jìn)展。采用對(duì)測(cè)量設(shè)備在線校準(zhǔn)的方法， 不能對(duì)強(qiáng)電綜合量進(jìn)行計(jì)量確認(rèn)， 現(xiàn)代工業(yè)計(jì)量對(duì)強(qiáng)電必須采用系統(tǒng)的在線綜合測(cè)量方法。高耗電企業(yè)用電量大， 一個(gè)綜合量的強(qiáng)電經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)， 有多個(gè)量值和量進(jìn)行綜合，它的測(cè)量涉及多個(gè)專業(yè)，并非一個(gè)專業(yè)的人員所能完成。以上是我們從一個(gè)重大課題技術(shù)層面上得到的感悟。然而從管理層面總結(jié)，節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和推廣涉及多個(gè)管理部門的業(yè)務(wù)， 卻沒有一個(gè)部門出面組織協(xié)調(diào)。當(dāng)前， 節(jié)電計(jì)量技術(shù)推廣難，是行政管理體制分割，制約了節(jié)電計(jì)量成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化。今天我們緬懷錢老， 應(yīng)重溫他在30年前在全國(guó)計(jì)量工作會(huì)議上的講話。他說：“計(jì)量工作要從系統(tǒng)工程的角度去考慮；計(jì)量的傳遞體系、計(jì)量工作的組織體系也是一項(xiàng)系統(tǒng)工程； 行政也可以用系統(tǒng)工程的方法；沒有計(jì)量工作的現(xiàn)代化，要實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化是不可能的。”學(xué)習(xí)繼承錢老的系統(tǒng)工程論， 我們才能樹立起現(xiàn)代的系統(tǒng)的科學(xué)發(fā)展觀。
三、新技術(shù)的推廣
采用電動(dòng)變送器和三筆記錄儀記錄流量參數(shù)與采用雙波紋管差壓靜壓記錄儀記錄流量參數(shù)，其計(jì)算方相似，計(jì)算流量仍要人工取值，進(jìn)行查表、插值計(jì)算（這種方法基本淘汰）。近年來，無論國(guó)外還是國(guó)內(nèi)都出現(xiàn)了以微處理器為基礎(chǔ)的流量計(jì)算機(jī)，它們均按天然氣流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和天然氣計(jì)量特點(diǎn)研制軟件和硬件，并實(shí)行在線測(cè)量和實(shí)時(shí)補(bǔ)償運(yùn)算，省去了繁瑣的計(jì)算和人工取值帶來的誤差，因而得到迅速推廣。
1.FloBoss103流量管理器特點(diǎn)
美國(guó)Fisher-RoseMount公司生產(chǎn)的FloBoss103流量管理器是為使用孔板流量計(jì)提供單表測(cè)量、監(jiān)視和管理氣體流量的流量管理器，準(zhǔn)確度為±0.075%FS。它除了具有一體化多參數(shù)測(cè)量功能外，還具有流量計(jì)算、數(shù)據(jù)歸檔、現(xiàn)場(chǎng)控制以及遠(yuǎn)距離通信等功能。
2.天然氣自動(dòng)計(jì)量管理系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置配FloBoss103流量管理器對(duì)天然氣流量自動(dòng)進(jìn)行計(jì)量， 現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)通過RS485協(xié)議與工業(yè)控制機(jī)進(jìn)行傳輸通信,各種與計(jì)量有關(guān)的參數(shù)由上位機(jī)進(jìn)行設(shè)置， 從而實(shí)現(xiàn)了天然氣流量計(jì)量的全過程自動(dòng)計(jì)量。
四、結(jié)束語
隨著社會(huì)的發(fā)展、科學(xué)的進(jìn)步和技術(shù)的不斷創(chuàng)新， 還有國(guó)內(nèi)外流量測(cè)量機(jī)構(gòu)和專家的不懈努力，相信孔板流量計(jì)將不斷發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)， 減少計(jì)量誤差和貿(mào)易糾紛， 在流量計(jì)量領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)揮其重要作用。
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