標準孔板流量計的發(fā)展歷程
標準孔板流量計由孔板節(jié)流裝置、信號引線和二次儀表組成。孔板流量計是國內(nèi)外研究得、最細、試驗數(shù)據(jù)最多、使用經(jīng)驗、標準化程度的計量手段。目前，在國際上仍無統(tǒng)一的國際標準用于天然氣流量計量，利用孔板流量計測量流體流量存在兩個平行標準ISO5167-1和API2530。由于通用和專門用于測量天然氣的方法存在一定差異，給我國制定天然氣孔板計量標準帶來了一定的困難。
一、標準文件更新的三個階段
1.個階段
我國在天然氣流量計量方面一直以孔板流量計作為主要的流量測量手段， 然而在20世紀60年代以前，還沒有一個正式的、統(tǒng)一的計量標準。為了統(tǒng)一計量方法， 結合我國天然氣的特點制定了《測量天然氣流量的孔板計量裝置安裝檢定使用管理規(guī)程（草案）》，把它作為國內(nèi)計量天然氣流量的依據(jù)。該草案對當時的天然氣開采、輸配和銷售等起到了指導和監(jiān)督作用。但由于沒有一個國家正式的、的天然氣流量計量標準可依循， 在天然氣用戶中出現(xiàn)了隨意選用計量公式和計算參數(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，繼而導致供需雙方因計量誤差大而產(chǎn)生糾紛。
1983 年3 月正式批準，1983 年10 月發(fā)布實施的SYL04-1983《天然氣流量的標準孔板計量方法》是我國個天然氣流量的計量標準。該標準的頒布與實施， 結束了我國天然氣流量計量，特別是商品天然氣流量計量長期無正式標準可循的局面，減少了計量糾紛。
2.第二個階段SYL04-1983標準實施后， 盡管在促進孔板流量計設計、制造和使用的標準化等方面起到了推動作用，取得了一定的成績、積累了寶貴的經(jīng)驗，但是也出現(xiàn)了一些問題。為適應我國天然氣流量計量技術的不斷發(fā)展， 標準孔板流量計的發(fā)展歷程經(jīng)過3年多的修訂工作， 新的計量標準于1995年11月審查通過。標準的名稱仍采用《天然氣流量的標準孔板計量方法》，標準編號改為SY/T6143-1996。
3.第三個階段
我國的天然氣流量計量90%以上采用標準孔板，其標準SY/T6143-1996《天然氣流量的標準孔板計量方法》是以ISO5167為依據(jù)， 參考AGA NO3報告和相關標準編制的。國際上這兩個孔板流量計量標準的重大變化，特別是ISO5167標準的重大變化， 影響到我國的SY/T6143 標準的修訂。為了適應計量技術、計量標準的不斷發(fā)展， 加快我國天然氣計量與國際慣例接軌，逐步實行按質(zhì)論價，針對國際上近年來在天然氣孔板流量計量技術和標準方面的新變化，為縮短我國天然氣計量技術和標準與國際水平的差距，采用國外近20年來的試驗研究成果，充分考慮天然氣介質(zhì)的特殊性和我國天然氣計量長期的實踐經(jīng)驗，對SY/T6143-1996標準進行了修訂，修改后標準名稱改為《用標準孔板流量計測量天然氣流量》， 編號改為SY/T6143-2004。
二、二次儀表的發(fā)展階段
孔板流量計的二次儀表是壓力、差壓和溫度檢測元件直至顯示和記錄等計量儀表的總稱。孔板流量計所使用的二次儀表的發(fā)展可分為兩個階段：
1.個階段———以手工計算為主的階段20世紀70年代現(xiàn)場應用得最多的是CWD-430雙波紋管差壓靜壓記錄儀。CWD-430雙波紋管差壓計除了能顯示記錄節(jié)流裝置前后的差壓信號外, 還能記錄孔板上游側取壓孔處的靜壓力。CWD-430型雙波紋管差壓計記錄儀作為孔板流量計的二次儀表，目前在計量站場仍有使用，尤其是我國，它采用人工計量溫度、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， 用計算器計算一天的日流量。CWD-430型雙波紋管差壓計屬機械儀表， 它準確度低、可動部件多、無法進行數(shù)據(jù)遠傳且受人為因素影響大和計算方式不統(tǒng)一等缺點，經(jīng)常引起計量糾紛。
2.第二個階段———以電動變送器和計算機在線實時計算的階段采用電動變送器和計算機在線實時計算流量值的計量技術20世紀90年代末才迅速發(fā)展起來。第二代產(chǎn)品就是利用電動儀表加電子計算機配節(jié)流裝置計量天然氣流量的計量技術。第二代產(chǎn)品的二次測量儀表經(jīng)歷了三個發(fā)展階段， 表1列出了電動變送器發(fā)展的過程。我國生產(chǎn)的電動單元組合儀表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。它們不但結構復雜，而且在準確度、穩(wěn)定性方面都不高（準確度為±0.5％～±1％），調(diào)零、調(diào)量程和調(diào)遷移會相互影響。它最重要的缺點是溫度漂移，靜壓誤差沒有得到解決，直接影響測量的準確度。 第三階段變送器是基于微位移檢測和轉換技術相結合的原理。該類儀表主要優(yōu)點是裝配、使用、調(diào)整方便；體積小、重量輕、結構簡單；同時測量準確度高，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量的二次儀表是必然趨勢。近年來， 又研制出智能差壓變送器和智能壓力變送器，具有準確度高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點?？衫盟耐ㄓ嵐δ苓M行在線故障診斷、組態(tài)和校驗。為了更為準確計量，條件許可時宜采用這種變送器。期運行可靠性， 企業(yè)便可自行掌握強直流測量設備的計量確認方法， 從而使強直流電計量在管理體制和機制上創(chuàng)新。上級主管部門支持改進強電在線測試技術，將其納入《國家技術創(chuàng)新計劃項目》。然而遺憾的是， 創(chuàng)新項目因不能組織起課題組而擱淺。這是因為： 一是現(xiàn)行科技管理體制的研究院所，對前瞻性、公益性的能源計量應用與管理研究項目不感興趣； 二是標準化和計量主管部門在能源工業(yè)計量方面存在管理結構性局限，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效的標準， 無法貫徹實施。這種節(jié)能管理體制分割的深層結構性矛盾，致使節(jié)電管理與科技進步形成“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)新項目擱淺，正折射出節(jié)電行政管理滯后科技進步的癥結所在。志愿者對創(chuàng)新項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《改進強電在線測試技術的可行性研究》。令人欣慰的是，原課題組成員單位，云南省計量測試技術研究院的“60后”，新開發(fā)出了安裝式“整流效率測量儀”，配合強電計量成果的應用，能實時顯示生產(chǎn)過程強電參數(shù)及其經(jīng)濟技術指標，為優(yōu)化生產(chǎn)工藝和指導電力整流設備經(jīng)濟運行提供了技術支持，推動了強電計量成果的推廣創(chuàng)新。
近20年節(jié)電計量技術研發(fā)，給了我們多方面的啟迪： 高耗電行業(yè)強電計量難題長期不能解決， 主要計量科技工作者受傳統(tǒng)計量理念束縛， 當轉到用錢老的計量理念指導技術研發(fā)后， 才有了正確的技術路線，研發(fā)工作取得突破性進展。采用對測量設備在線校準的方法， 不能對強電綜合量進行計量確認， 現(xiàn)代工業(yè)計量對強電必須采用系統(tǒng)的在線綜合測量方法。高耗電企業(yè)用電量大， 一個綜合量的強電經(jīng)濟技術指標， 有多個量值和量進行綜合，它的測量涉及多個專業(yè)，并非一個專業(yè)的人員所能完成。以上是我們從一個重大課題技術層面上得到的感悟。然而從管理層面總結，節(jié)能技術的研發(fā)和推廣涉及多個管理部門的業(yè)務， 卻沒有一個部門出面組織協(xié)調(diào)。當前， 節(jié)電計量技術推廣難，是行政管理體制分割，制約了節(jié)電計量成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉化。今天我們緬懷錢老， 應重溫他在30年前在全國計量工作會議上的講話。他說：“計量工作要從系統(tǒng)工程的角度去考慮；計量的傳遞體系、計量工作的組織體系也是一項系統(tǒng)工程； 行政也可以用系統(tǒng)工程的方法；沒有計量工作的現(xiàn)代化，要實現(xiàn)四個現(xiàn)代化是不可能的。”學習繼承錢老的系統(tǒng)工程論， 我們才能樹立起現(xiàn)代的系統(tǒng)的科學發(fā)展觀。
三、新技術的推廣
采用電動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)，其計算方相似，計算流量仍要人工取值，進行查表、插值計算（這種方法基本淘汰）。近年來，無論國外還是國內(nèi)都出現(xiàn)了以微處理器為基礎的流量計算機，它們均按天然氣流量計量標準和天然氣計量特點研制軟件和硬件，并實行在線測量和實時補償運算，省去了繁瑣的計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
美國Fisher-RoseMount公司生產(chǎn)的FloBoss103流量管理器是為使用孔板流量計提供單表測量、監(jiān)視和管理氣體流量的流量管理器，準確度為±0.075%FS。它除了具有一體化多參數(shù)測量功能外，還具有流量計算、數(shù)據(jù)歸檔、現(xiàn)場控制以及遠距離通信等功能。
2.天然氣自動計量管理系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)采用標準孔板節(jié)流裝置配FloBoss103流量管理器對天然氣流量自動進行計量， 現(xiàn)場采集的信號通過RS485協(xié)議與工業(yè)控制機進行傳輸通信,各種與計量有關的參數(shù)由上位機進行設置， 從而實現(xiàn)了天然氣流量計量的全過程自動計量。
四、結束語
隨著社會的發(fā)展、科學的進步和技術的不斷創(chuàng)新， 還有國內(nèi)外流量測量機構和專家的不懈努力，相信孔板流量計將不斷發(fā)揮其優(yōu)勢， 減少計量誤差和貿(mào)易糾紛， 在流量計量領域繼續(xù)發(fā)揮其重要作用。
