摘要 ：本文通過在海洋石油某處理廠的火炬氣管道中流量計選用的應(yīng)用實例，研究了流量測量儀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(hù)，為油田生產(chǎn)提供基于高精度計量儀表的解決方案。這種新型流量測量儀表在獲得精que測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，使傳感器的計量特性長期穩(wěn)定，大大減少油田生產(chǎn)的現(xiàn)場維護(hù)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 ；副裝置指接受來自主裝置的信號并顯示、記錄、轉(zhuǎn)換或傳送該信號以得到流量值的設(shè)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，在一定的時間間隔內(nèi)累計流體的總量，也可以測量流體的體積或質(zhì)量。
流量通過體積稱為體積流量，用符號 Q 表示 ；如果管道或設(shè)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）通過各種物理現(xiàn)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。其特點為精度高（可達(dá) 0.5 級），量程范圍大，可遠(yuǎn)距離傳輸流量信號，并可與計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)集中管理。
（2）使用機械測量元件連續(xù)分配流入單個體積部分的液體，以計量液體總體積的流量計被稱為液體體積流量計。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(dá) 0.2 級，粘度越低泄漏量越大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造精度要求高。
（3）用于計量流過某一橫截面的流體質(zhì)量或總量的稱為質(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。其特點是適應(yīng)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(hù)
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、周圍工作環(huán)境、計算器形式等。
2.2 流量計的安裝
任何類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(zhǔn)確地運行。流量計的安裝應(yīng)按產(chǎn)品使用說明書的要求，結(jié)合安裝現(xiàn)場的實際情況，以#合適的方式進(jìn)行。
2.3 流量計的使用與維護(hù)
只有當(dāng)流量計正確使用并及時的維護(hù)時，流量計才能以規(guī)定的精度運行。
（1）使用流量計時應(yīng)按照規(guī)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(yīng)按時巡檢，并記錄有關(guān)運行參數(shù)，如溫度、濕度、壓力、噪聲及有無滲漏等。
（3）長時間不用的流量計應(yīng)將殼內(nèi)殘留的流體泄放掉，根據(jù)需要涂防腐劑。
（4）對于一些guojia特定的流量計量儀表，按規(guī)定按期強制標(biāo)定。
3 新型流量計應(yīng)用實例
本節(jié)介紹一種新型流量測量儀表及整個測量系統(tǒng)的選型、安裝、使用、檢定、維護(hù)等完整過程。
3.1 應(yīng)用背景
在海洋石油某油氣處理廠，介質(zhì)名稱：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(wěn)定、高重復(fù)性，溫度、壓力一體化傳感器。測量介質(zhì)流動差，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足要求，所以需接兩臺差壓變送器設(shè)置不同的差壓量程，儀表能自動識別差變，保證測量。同時利用壓力、溫度測點做補償，計算出流量值，直接測量出介質(zhì)的標(biāo)況體積流量，測量精度能夠達(dá)到1.0% 級 FS。
該流量計采用皮托管原理，用傳感器取管道內(nèi)介質(zhì)流動差壓 ；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(xiàn)場管段情況下進(jìn)行檢定，保證測量精度。
3.3 測量系統(tǒng)組成及各部件功能
本流量測量系統(tǒng)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(zhuǎn)換成4~20 mA 標(biāo)準(zhǔn)電信號，引入流量計或直接將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，顯示差壓、壓力、溫度、瞬時流量、累積流量等參數(shù)。
各部件功能如下 ：①寬量程傳感器 ：用來提取管道內(nèi)流體流動產(chǎn)生的差壓。通過管道直徑定制，通過接口法蘭連接到管道。有兩個壓力連接接口，與傳感器連接體上標(biāo)有“H”的一方為總壓接口，標(biāo)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。安裝此閥門的目的是為了在必要時隔離傳感器和儀表，以便在現(xiàn)場進(jìn)行校準(zhǔn)。所選閥門的壓力公差必須與介質(zhì)的壓力相當(dāng) ；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，實現(xiàn)在線安裝 ；④三閥組 ：調(diào)節(jié)差壓變送器的零點，使差壓變送器的正、負(fù)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昧髁炕鬩牽本哂蠷S485RS232 通訊接口，4~20 mA 流量輸出，信號傳輸?shù)街骺厥�，配備接線箱，箱內(nèi)配有電源開關(guān)和接線端子，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孔 ；②開孔完成后，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，取四個石墨環(huán)裝入填料函內(nèi)，將傳感器插入填料函內(nèi)，打開球閥，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(yīng)按順序打開截止閥，再徹底清理管道內(nèi)焊渣和污物 ；⑤連接差壓變送器及連接導(dǎo)壓管 ；⑥連接壓力變送器，熱電阻溫度計等儀表信號線到流量積算儀或 DCS 系統(tǒng)控制柜。
3.5 流量計的檢定
為了確保使用中的流量計的準(zhǔn)確性和可靠性，必須定期進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)。一般儀表在廠家出廠前都進(jìn)行了檢定，并且?guī)е鴻z定報告。安裝完成仍需要在線檢定，在線驗證不要求把流量計從工藝管線上拆除。在線驗證可以通過設(shè)置參數(shù)來糾正系統(tǒng)錯誤，以便總量滿足測量誤差要求。
3.6 運行及維護(hù)
將差壓變送器 24 V 直流電源輸入運行。shou先打開平衡閥，然后打開兩個主截止閥，以確保差壓變送器兩個接口的壓力均勻分布，并且差壓變送器的膜片不會損壞，直至正常運行后，再關(guān)閉平衡閥，確保系統(tǒng)正常運行。
檢查流量儀表故障的原則是先工藝后儀表，差壓式流量計出故障時，shou先要檢查導(dǎo)壓管、閥門計管路附件，看有無泄漏、堵塞現(xiàn)象，然后再檢查變送器及相關(guān)附件。
4 結(jié)論
通過以上分析可以看出，該流量計插入到管道中心區(qū)域測量，管道中的流體流過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(shù)據(jù)成正比，BTB 型傳感器采用 V 字型的幾何斜面，開放式取壓孔結(jié)構(gòu)，流體再前端可以形成穩(wěn)定的分離區(qū)，增加差壓信號強度，極大的減少了湍流的影響，保證高準(zhǔn)確度穩(wěn)定測量，擁有 1∶5100 寬廣的速度量程范圍。
油田開采生產(chǎn)過程中的油、氣、水不同混合狀態(tài)的兩項流、三相流計量，此種流量測量儀表巧妙的設(shè)計可輕松計量不同工況，在獲得精que測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為工業(yè)用戶提供基于高精度計量的反應(yīng)器測控優(yōu)化解決方案，使傳感器的計量特性長期穩(wěn)定，大大減少用戶現(xiàn)場維護(hù)量。
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