摘要 ：本文通過(guò)在海洋石油某處理廠(chǎng)的火炬氣管道中流量計選用的應用實(shí)例，研究了流量測量?jì)x表的工作原理及特性，探討了流量計的選擇、安裝、使用及維護，為油田生產(chǎn)提供基于高精度計量?jì)x表的解決方案。這種新型流量測量?jì)x表在獲得精que測量數據的基礎上，使傳感器的計量特性長(cháng)期穩定，大大減少油田生產(chǎn)的現場(chǎng)維護量。

 

    流量計是測量流量的儀器，通常由主裝置和副裝置組成。主裝置指產(chǎn)生流量信號的裝置 ；副裝置指接受來(lái)自主裝置的信號并顯示、記錄、轉換或傳送該信號以得到流量值的設備。流量計可以指示和記錄某種流體的瞬間流量值、累積流量值，在一定的時(shí)間間隔內累計流體的總量，也可以測量流體的體積或質(zhì)量。

 

    流量通過(guò)體積稱(chēng)為體積流量，用符號 Q 表示 ；如果管道或設備某橫截處的面積為 A，該處流體的平均流速為 v，則有 ：Q= v/A。

 

    1 流量計的工作原理及特性

    油田中常用的流量大致分為速度式流量計、容積式流量計和質(zhì)量流量計。

 

    （1）通過(guò)各種物理現象直接測量封閉管道中全管流的液體流速，并且進(jìn)一步計算出流速的流量計是速度流量計。主要包括透平流量計、旋渦流量計、超聲波流量計等。其特點(diǎn)為精度高（可達 0.5 級），量程范圍大，可遠距離傳輸流量信號，并可與計算機聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現集中管理。

 

    （2）使用機械測量元件連續分配流入單個(gè)體積部分的液體，以計量液體總體積的流量計被稱(chēng)為液體體積流量計。包括橢圓型齒輪聯(lián)軸流量計、羅茨流量計、史密斯流量計等。其特征為精度可達 0.2 級，粘度越低泄漏量越大，結構較復雜，制造精度要求高。

 

    （3）用于計量流過(guò)某一橫截面的流體質(zhì)量或總量的稱(chēng)為質(zhì)量流量計，石油用質(zhì)量流量計為液體流量計，主要為科里奧利力式質(zhì)量流量計。其特點(diǎn)是適應寬廣的流體介質(zhì)面，能夠直接得到質(zhì)量流量信號，還可直接測量流體的溫度和密度，是一種智能化的流量測控儀表。

 

    2 流量計的選型、安裝、使用及維護

    2.1 流量計的選用原則

    流量計的選用主要參考流量范圍（L/h）、溫度（℃）、壓力（MPa）、口徑（mm）、黏度（mPa·s）、計量精度、腐蝕性、周?chē)�工作環(huán)境、計算器形式等。

 

    2.2 流量計的安裝

    任何類(lèi)型的流量計都有一定的安裝要求，只有正確安裝才能使流量計正常、準確地運行。流量計的安裝應按產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)的要求，結合安裝現場(chǎng)的實(shí)際情況，以#合適的方式進(jìn)行。

 

    2.3 流量計的使用與維護

    只有當流量計正確使用并及時(shí)的維護時(shí)，流量計才能以規定的精度運行。

    （1）使用流量計時(shí)應按照規定的流量范圍、工作壓力和工作溫度，不得隨意超出范圍以確保測量精度及使用壽命。

    （2）對于運行中的流量計，應按時(shí)巡檢，并記錄有關(guān)運行參數，如溫度、濕度、壓力、噪聲及有無(wú)滲漏等。

    （3）長(cháng)時(shí)間不用的流量計應將殼內殘留的流體泄放掉，根據需要涂防腐劑。

    （4）對于一些guojia特定的流量計量?jì)x表，按規定按期強制標定。

 

    3 新型流量計應用實(shí)例

    本節介紹一種新型流量測量?jì)x表及整個(gè)測量系統的選型、安裝、使用、檢定、維護等完整過(guò)程。

 

    3.1 應用背景

    在海洋石油某油氣處理廠(chǎng)，介質(zhì)名稱(chēng)：火炬氣，流量：10~35 000 m3/h，介質(zhì)溫度：0~70 ℃，管道直徑：10"（250 mm），輸出類(lèi)型 ：4~20 mA，供電電源 ：220 VAC。

 

    3.2 流量計選型

    在對此種工況條件安裝，選用型號為 BTB 系列高穩定、高重復性，溫度、壓力一體化傳感器。測量介質(zhì)流動(dòng)差，因介質(zhì)所需測量量程比大，同一臺差壓變送器的差壓量程計量不能滿(mǎn)足要求，所以需接兩臺差壓變送器設置不同的差壓量程，儀表能自動(dòng)識別差變，保證測量。同時(shí)利用壓力、溫度測點(diǎn)做補償，計算出流量值，直接測量出介質(zhì)的標況體積流量，測量精度能夠達到1.0% 級 FS。

 

    該流量計采用皮托管原理，用傳感器取管道內介質(zhì)流動(dòng)差壓 ；安裝方式采用球閥連接垂直向下插入管道，能夠防止介質(zhì)中的雜質(zhì)、水等進(jìn)入傳感器影響流量計量，對直管段不足的情況下采用模擬現場(chǎng)管段情況下進(jìn)行檢定，保證測量精度。

 

    3.3 測量系統組成及各部件功能

    本流量測量系統由一次測量原件寬量程傳感器、高精度差壓變送器、流量積算儀組成 ；作為流量測量的傳感器配合差壓變送器測出壓力差，將差壓信號轉換成4~20 mA 標準電信號，引入流量計或直接將其轉換為數字信號，顯示差壓、壓力、溫度、瞬時(shí)流量、累積流量等參數。

 

    各部件功能如下 ：①寬量程傳感器 ：用來(lái)提取管道內流體流動(dòng)產(chǎn)生的差壓。通過(guò)管道直徑定制，通過(guò)接口法蘭連接到管道。有兩個(gè)壓力連接接口，與傳感器連接體上標有“H”的一方為總壓接口，標有“L”的一方為靜壓接口 ；②一次截止閥 ：安裝了傳感器的總壓力端口和靜壓端口之一。安裝此閥門(mén)的目的是為了在必要時(shí)隔離傳感器和儀表，以便在現場(chǎng)進(jìn)行校準。所選閥門(mén)的壓力公差必須與介質(zhì)的壓力相當 ；③差壓變送器 ：傳送測得的總壓與靜壓之差球閥填料連接裝置 1 套，實(shí)現在線(xiàn)安裝 ；④三閥組 ：調節差壓變送器的零點(diǎn)，使差壓變送器的正、負壓室的壓力相同 ；⑤流量積算儀 / 計算機 ：配有的二次表為特謘houㄓ昧髁炕�唆]牽�同时具有RS485RS232 通訊接口，4~20 mA 流量輸出，信號傳輸到主控室，配備接線(xiàn)箱，箱內配有電源開(kāi)關(guān)和接線(xiàn)端子，箱體防爆，IP44 ；⑥溫度壓力變送器 ：做溫度壓力補償。

 

    3.4 安裝及注意事項

    ①選擇直管段足夠位置并開(kāi)孔 ；②開(kāi)孔完成后，焊接基座并在插入管道前檢查傳感器的插入尺寸 ；③填料函密封裝置與球閥連接鎖緊，取四個(gè)石墨環(huán)裝入填料函內，將傳感器插入填料函內，打開(kāi)球閥，將傳感器插入球閥中心至管道中心 ；④安裝差壓變送器前，應按順序打開(kāi)截止閥，再徹底清理管道內焊渣和污物 ；⑤連接差壓變送器及連接導壓管 ；⑥連接壓力變送器，熱電阻溫度計等儀表信號線(xiàn)到流量積算儀或 DCS 系統控制柜。

 

    3.5 流量計的檢定

    為了確保使用中的流量計的準確性和可靠性，必須定期進(jìn)行標定和校準。一般儀表在廠(chǎng)家出廠(chǎng)前都進(jìn)行了檢定，并且帶著(zhù)檢定報告。安裝完成仍需要在線(xiàn)檢定，在線(xiàn)驗證不要求把流量計從工藝管線(xiàn)上拆除。在線(xiàn)驗證可以通過(guò)設置參數來(lái)糾正系統錯誤，以便總量滿(mǎn)足測量誤差要求。

 

    3.6 運行及維護

    將差壓變送器 24 V 直流電源輸入運行。shou先打開(kāi)平衡閥，然后打開(kāi)兩個(gè)主截止閥，以確保差壓變送器兩個(gè)接口的壓力均勻分布，并且差壓變送器的膜片不會(huì )損壞，直至正常運行后，再關(guān)閉平衡閥，確保系統正常運行。

 

    檢查流量?jì)x表故障的原則是先工藝后儀表，差壓式流量計出故障時(shí)，shou先要檢查導壓管、閥門(mén)計管路附件，看有無(wú)泄漏、堵塞現象，然后再檢查變送器及相關(guān)附件。

 

    4 結論

    通過(guò)以上分析可以看出，該流量計插入到管道中心區域測量，管道中的流體流過(guò)測量桿的前端測量孔測得的壓力為高壓，由后部中的測量孔測得的壓力為低壓，并且由差壓變送器測量的差壓值與流量數據成正比，BTB 型傳感器采用 V 字型的幾何斜面，開(kāi)放式取壓孔結構，流體再前端可以形成穩定的分離區，增加差壓信號強度，極大的減少了湍流的影響，保證高準確度穩定測量，擁有 1∶5100 寬廣的速度量程范圍。

 

    油田開(kāi)采生產(chǎn)過(guò)程中的油、氣、水不同混合狀態(tài)的兩項流、三相流計量，此種流量測量?jì)x表巧妙的設計可輕松計量不同工況，在獲得精que測量數據的基礎上，為工業(yè)用戶(hù)提供基于高精度計量的反應器測控優(yōu)化解決方案，使傳感器的計量特性長(cháng)期穩定，大大減少用戶(hù)現場(chǎng)維護量。