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    一種新型流量測量儀表的應用

    楊玉冰


           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,在一定的時間間隔內累計流體的總量,也可以測量流體的體積或質量。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。


    一、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、容積式流量計和質量流量計。

    (1)通過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,并可與計算機聯網,實現集中管理。

    (2)使用機械測量元件連續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)用于計量流過某一橫截面的流體質量或總量的稱為質量流量計,石油用質量流量計為液體流量計,主要為科里奧利力式質量流量計。其特點是適應寬廣的流體介質面,能夠直接得到質量流量信號,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。

    麥德勝流量計600.png

    二、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、周圍工作環境、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、準確地運行。流量計的安裝應按產品使用說明書的要求,結合安裝現場的實際情況,以最合適的方式進行。

    2.3 流量計的使用與維護

    只有當流量計正確使用并及時的維護時,流量計才能以規定的精度運行。

    (1)使用流量計時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,應按時巡檢,并記錄有關運行參數,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將殼內殘留的流體泄放掉,根據需要涂防腐劑。

    (4)對于一些國家特定的流量計量儀表,按規定按期強制標定。


    三、新型流量計應用實例

           本節介紹一種新型流量測量儀表及整個測量系統的選型、安裝、使用、檢定、維護等完整過程。

    3.1 應用背景

          在海洋石油某油氣處理廠,介質名稱:火炬氣,流量:10~35 000 m3/h,介質溫度:0~70 ℃,管道直徑:10"(250mm),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MADSHEN?系列高穩定、高重復性,溫度、壓力一體化傳感器。測量介質流動差,因介質所需測量量程比大,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,能夠防止介質中的雜質、水等進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管段情況下進行檢定,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:用來提取管道內流體流動產生的差壓。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。安裝此閥門的目的是為了在必要時隔離傳感器和儀表,以便在現場進行校準。所選閥門的壓力公差必須與介質的壓力相當;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,實現在線安裝;④三閥組:調節差壓變送器的零點,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:配有的二次表為特質專用流量積算儀,同時具有RS485\RS232 通訊接口,4~20 mA 流量輸出,信號傳輸到主控室,配備接線箱,箱內配有電源開關和接線端子,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,取四個石墨環裝入填料函內,將傳感器插入填料函內,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,應按順序打開截止閥,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,必須定期進行標定和校準。一般儀表在廠家出廠前都進行了檢定,并且帶著檢定報告。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置參數來糾正系統錯誤,以便總量滿足測量誤差要求。

    3.6 運行及維護

          將差壓變送器24 V 直流電源輸入運行。首先打開平衡閥,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,再關閉平衡閥,確保系統正常運行。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,首先要檢查導壓管、閥門計管路附件,看有無泄漏、堵塞現象,然后再檢查變送器及相關附件。

    MDSGPDP100系列智能壓力變送器600.jpg


    四、結  論

           通過以上分析可以看出,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,MADSHEN?系列傳感器采用V 字型的幾何斜面,開放式取壓孔結構,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。油田開采生產過程中的油、氣、水不同混合狀態的兩項流、三相流計量,此種流量測量儀表巧妙的設計可輕松計量不同工況,在獲得精確測量數據的基礎上,為工業用戶提供基于高精度計量的反應器測控優化解決方案,使傳感器的計量特性長期穩定,大大減少用戶現場維護量。



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