摘要：智(zhi)能型旋(xuán)進旋渦(wo)流量計(ji)
是大慶(qìng)油田常(chang)用的計(jì)量流量(liang)的儀表(biao)。通過對(dui)流量計(ji)檢定過(guo)程中産(chǎn)生的誤(wu)差原因(yīn)及使用(yong)過程中(zhong)出現的(de)誤差♈進(jin)行分析(xi)，提出在(zài)油田計(jì)量天然(rán)氣離線(xiàn)檢定過(guo)程中的(de)離線檢(jiǎn)定和校(xiào)驗方法(fa)，使其誤(wu)差降💔到(dao)最小，達(dá)㊙️到準确(que)計量的(de)目的。
在(zài)油田伴(ban)生天然(ran)氣或幹(gàn)氣流量(liang)計量中(zhong)，如果計(jì)量工藝(yi)在計量(liàng)天然氣(qì)瞬時流(liu)量較小(xiǎo)或流量(liàng)波動幅(fú)度較大(da)的情況(kuàng)下，即選(xuan)擇傳統(tǒng)的
孔闆(pǎn)流量計(jì)
測量就(jiù)會違背(bèi)或不符(fú)合石油(you)天然氣(qi)SY/T6143--2004标準。例(li)如:标🙇🏻準(zhun)中要求(qiú)✌️“管道内(nèi)的流量(liàng)應該不(bu)随時間(jiān)變化或(huò)實際，上(shàng)隻随時(shi)間有微(wēi)小的變(biàn)化”，對于(yu)采用法(fa)蘭取壓(yā)的孔闆(pǎn)💞流量計(ji)又要求(qiu)“ReD≥12603'D”(Re爲雷諾(nuo)🏃🏻數;β爲管(guǎn)道上孔(kong)闆流量(liàng)計的直(zhi)徑比;D爲(wei)管道内(nei)徑)。一🙇♀️旦(dan)不符合(he)這些條(tiao)件，孔闆(pan)流量計(jì)測量準(zhǔn)确性就(jiu)會受到(dào)很大影(ying)響"。
智能(néng)型旋進(jin)旋渦流(liu)量計(以(yi)下簡稱(cheng)流量計(ji))是被廣(guang)泛運用(yong)在㊙️油田(tian)計量天(tiān)然氣工(gōng)藝過程(cheng)中的速(sù)度式流(liu)量檢測(cè)儀表，尤(yóu)其是當(dang)工藝管(guan)徑小于(yú)或等于(yu)DN150mm時。流量(liang)計采用(yòng)微🧑🏾🤝🧑🏼功耗(hào)高新技(jì)術和先(xiān)進的微(wei)機技術(shù)🚶，憑借結(jie)構緊湊(còu)、功能強(qiang)以及和(hé)成套孔(kǒng)闆裝置(zhì)比成本(běn)更加低(di)等優點(dian)，可廣泛(fàn)适用于(yú)天然氣(qi)、水、石油(you)等☔多類(lei)介質的(de)流量檢(jiǎn)測，并實(shi)現了溫(wēn)度、壓力(li)和壓縮(suō)系數等(děng)動态參(cān)數的在(zai)線自動(dòng)補償。據(jù)此補償(cháng)獲得了(le)在離線(xiàn)檢定過(guo)程中壓(ya)力、溫度(dù)拟合動(dòng)态參數(shu)變化的(de)檢定方(fāng)法，經檢(jiǎn)索此方(fang)法首次(ci)用于油(you)田計量(liang)天然氣(qì)離線檢(jian)定🐆中。着(zhe)重對流(liú)量計在(zài)現場應(ying)用、離線(xian)檢定和(hé)校驗等(děng)要素進(jin)👅行💘簡要(yào)分析,并(bìng)提出改(gǎi)進💯建議(yì)和建立(li)相關企(qǐ)業标準(zhun)。
1.流量計(jì)工作原(yuan)理、結構(gòu)及特點(diǎn)
1.1工作原(yuán)理
智能(neng)型旋進(jin)漩渦流(liú)量計流(liú)量傳感(gan)器的流(liu)通剖面(miàn)類似文(wén)丘利管(guan)的型線(xian)，在入口(kou)側安放(fang)一組螺(luo)旋型‼️導(dao)流葉片(pian)。當流體(tǐ)進人流(liú)量傳感(gǎn)器時，導(dǎo)流葉片(piàn)迫使流(liú)體産生(sheng)劇烈的(de)旋渦流(liu);當流體(ti)進入擴(kuò)散段時(shí)，旋渦流(liu)受到回(hui)流的作(zuo)用，開始(shǐ)作二次(ci)旋轉，形(xíng)成陀螺(luó)式的渦(wō)流進動(dong)現象。該(gāi)進動頻(pin)率與流(liu)量大小(xiǎo)成🛀🏻正比(bi)，不受流(liú)體物理(li)性，質和(he)密度的(de)影響，檢(jiǎn)測元件(jian)測得流(liú)體⭕二次(cì)旋轉進(jin)動頻率(lü)就能💔在(zai)較寬的(de)流量範(fàn)🔞圍内獲(huò)得良好(hǎo)的🔞線性(xing)度。信号(hào)經前置(zhì)放大器(qì)放大、濾(lǜ)波、整形(xíng)轉換爲(wei)與流速(sù)成正比(bi)的脈沖(chong)信号，然(ran)後再與(yu)溫度、壓(ya)力等檢(jiǎn)測信号(hào)一起被(bei)送往微(wei)處理🐅器(qì)進行積(ji)算處理(li)，在液晶(jing)顯示屏(píng)上顯示(shi)出測量(liang)結果(瞬(shùn)時流量(liang)、累積流(liu)量及溫(wen)度🏃🏻♂️、壓力(li)數據)。流(liu)量計由(yóu)溫度和(hé)壓力檢(jian)測模拟(ni)通道、流(liu)量傳感(gǎn)器通道(dao)以及微(wēi)處理器(qì)單元組(zu)成，并配(pei)有外輸(shu)出信号(hào)接口，輸(shu)出各種(zhong)信号。
當(dāng)被計量(liàng)介質沿(yán)着流動(dong)的流體(tǐ)進人流(liu)量傳感(gǎn)器👨❤️👨人口(kou)時，螺👣旋(xuan)形葉片(piàn)強迫流(liu)體進人(rén)旋轉運(yùn)動，于是(shì)在旋渦(wo)發生體(ti)♋中心産(chan)生旋渦(wō)流，旋渦(wō)流在文(wén)丘利管(guan)中旋進(jìn)，到達收(shōu)縮段突(tu)然節流(liu)使旋渦(wō)流加速(sù)。當旋渦(wō)流進💜人(ren)擴散段(duan)👈後，因回(huí)流作用(yong)強迫😘進(jin)行旋進(jin)✌️式二次(ci)旋轉，此(ci)時旋渦(wō)流的旋(xuan)轉頻率(lǜ)與介質(zhì)流速🏃♂️成(chéng)正比，并(bing)爲🚶線性(xìng)。兩個壓(ya)電傳✊感(gan)器檢測(ce)的微弱(ruò)電荷信(xìn)号，同時(shi)經前置(zhi)放大器(qi)放大、濾(lǜ)波、整形(xing)後變成(cheng)兩路頻(pín)率與流(liú)速成正(zhèng)比的脈(mò)沖信号(hao)，積算儀(yi)中的處(chu)理電路(lù)對兩路(lu)的脈沖(chòng)信号進(jin)行比較(jiào)與判别(bié)，剔🔞除幹(gàn)擾信号(hào)，而對正(zheng)常的流(liú)量信号(hào)進行計(jì)數處理(li)。其工作(zuò)原理📧如(ru)圖1所示(shi)。
1.2組成結(jie)構
流量(liàng)計由殼(ke)體、旋渦(wō)發生體(tǐ)、除旋整(zhěng)流器、旋(xuán)渦檢測(ce)組件、壓(yā)力👈接口(kǒu)、信号輸(shū)出接口(kǒu)、溫度接(jiē)口等組(zǔ)成（圖2）。
1.3特(tè)點
1)測量(liang)流量範(fàn)圍較寬(kuan)，可有效(xiao)工作在(zai)孔闆流(liu)量計無(wu)法準确(que)計量📱的(de)小流量(liang)區域。
2)在(zài)工藝安(an)裝中，較(jiào)孔闆流(liu)量計可(kě)大大縮(suo)短儀表(biǎo)上、下遊(you)直🔞管段(duan)。
3)流量信(xìn)号既可(ke)就地顯(xian)示，也可(kě)按需遠(yuan)傳。
4)體積(ji)小、重量(liang)輕，便于(yú)離線标(biāo)定。
5)無可(ke)動部件(jian)，對于一(yi)般的測(ce)量不存(cun)在儀表(biao).的機械(xie)🏃♀️磨損。
6)實(shí)現機電(diàn)一體化(huà)，日常的(de)計量不(bú)需要人(rén)工值守(shou)。
2現場應(ying)用與檢(jian)驗
2.1現場(chǎng)應用
油(you)田的各(ge)類站、庫(ku)天然氣(qi)計量大(da)面積應(ying)用智能(neng)型流📞量(liàng)計，以大(dà)🌈慶油田(tián)部分使(shǐ)用的流(liú)量計爲(wèi)例，并抽(chōu)💁樣對幾(ji)年來檢(jian)定誤差(chà)進👈行對(duì)比(表1)。
通(tōng)過對流(liú)量計的(de)現場使(shi)用、跟蹤(zong)抽樣以(yi)及标校(xiào)表明，流(liú)量計投(tou)用3年，誤(wu)差均在(zài)規定誤(wu)差範圍(wéi)内;流量(liang)計的重(zhong)複性較(jiao)好，使✂️用(yòng)性💯能穩(wen)定。
2.2離線(xian)檢定校(xiao)驗.
當被(bèi)測量介(jiè)質爲氣(qì)體時，因(yīn)其密度(dù)受壓力(li)、溫度影(ying)響較大(da)，爲了能(néng)準确計(ji)量氣體(tǐ)介質的(de)體積流(liu)量，對于(yú)油田生(shēng)産中氣(qi)體的計(ji)量，必須(xu)同時跟(gēn)蹤被測(cè)量介質(zhì)的👉壓力(li)和溫度(dù)，并将不(bu)同工況(kuàng)下的氣(qì)體流量(liàng)轉換成(cheng)标準狀(zhuang)态(P=101.325kPa,T=293.15K)下的(de)體積流(liu)量。流量(liang)計雖然(ran)實現了(le)溫度、壓(ya)力和壓(ya)縮系數(shù)等動态(tài)參數👣的(de)在線自(zì)動補償(chang)，但在流(liú)量計檢(jiǎn)定過程(chéng)中僅限(xian)于對流(liú)量誤差(chà)✌️進行标(biao)定，而沒(mei)有對其(qí)壓力和(hé)溫度檢(jian)測及其(qí)補償模(mo)塊進行(hang)動态變(biàn)化🔴拟和(hé)檢定與(yu)校驗。
式(shì)中:
Qn一标(biao)況下的(de)體積流(liú)量，m'/h;
Pa一當(dang)地大氣(qì)壓力，kPa;
Pn一(yi)-标準狀(zhuang)态下的(de)大氣壓(ya)力(101.325kPa);
Tn-标準(zhǔn)狀态下(xia)的絕對(duì)溫度(293.15K);
T一(yī)被測流(liú)體的絕(jue)對溫度(du)，K;
Zn-氣體在(zai)标況下(xia)的壓縮(suo)系數;
Z一(yi)氣體在(zài)工況下(xia)的壓縮(suō)系數;
P一(yī)流量計(jì)取壓孔(kǒng)測量的(de)表壓，kPa;
Qv一(yi)-工況下(xia)的體積(jī)流量，m'/h。
通(tong)過對流(liu)量計統(tǒng)計應用(yòng)分析證(zheng)實，由于(yú)受現場(chang)工況條(tiáo)件影響(xiang)，流量計(jì)在使用(yòng)過程中(zhōng)表内的(de)溫度、壓(yā)力檢測(ce)模塊會(huì)🌏出現檢(jiǎn)測數據(jù)漂移。而(ér)通常情(qing)況下對(duì)于流量(liang)誤差☎️的(de)檢定，無(wú)法對溫(wen)度、壓力(li)檢測模(mó)塊.的數(shu)據漂移(yi)進行校(xiào)🏃♂️準，因此(ci)應✔️對流(liu)量計的(de)壓力、溫(wēn)度模塊(kuài)進行校(xiào)準，從而(er)減小由(yóu)于壓力(li)、溫度精(jing)度影響(xiǎng)所導緻(zhi)的氣體(ti)流量計(jì)量誤差(chà)，降低計(ji)量氣量(liang)的損失(shi)叫。
3技術(shu)經濟效(xiao)果評價(jià)
氣體計(ji)量儀表(biǎo)壓力标(biao)定器設(shè)計和使(shi)用，已填(tian)補了大(dà)慶🈲油田(tian)氣體流(liu)量計離(lí)線檢定(dìng)、校驗量(liàng)值傳遞(dì)中壓力(li)補償🍓檢(jian)定❌的空(kōng)‼️白;同時(shi)，配套應(ying)用精度(du)高GDW-800型高(gāo)低溫試(shi)驗裝置(zhi)對溫度(dù)補償檢(jian)測與檢(jiǎn)🧑🏾🤝🧑🏼定"，從而(ér)減小系(xi)統測量(liàng)過程中(zhong)由于壓(yā)力和溫(wēn)度波動(dòng)㊙️帶來的(de)壓❌力、溫(wen)度參數(shù)🏃♂️誤差和(he)系統誤(wu)差，以及(jí)由此而(er)産生的(de)😍計量效(xiao)益損失(shi)。
1)根據氣(qì)體流量(liàng)計數學(xue)模型對(dui)比初步(bu)評估計(jì)算，假設(she)其他參(can)數不變(bian)的情況(kuang)下，理論(lun)壓力誤(wu)差漂移(yí)千分之(zhi)三(即0.3%)，那(nà)麽流量(liàng)誤差将(jiang)在0.9%左右(you)。以某廠(chang)年度外(wai)輸天然(ran)氣總量(liang)⚽4.3x108m3/a爲例進(jin)行簡易(yi)理論計(jì)算，可減(jiǎn)少誤差(chà)!氣量3.87x106m3/a,即(ji)每年可(kě)減少潛(qian)在的天(tian)然氣計(ji)量損失(shi)3.87x104m3/a,。按目前(qian)油田濕(shi)氣價格(ge)夏季✨(210天(tiān))爲0.3元/m',冬(dong)季(150天)爲(wèi)0.9元/m'計算(suàn)，年創經(jīng)濟效益(yì)可達212.9萬(wan)元
2)根據(jù)氣體流(liu)量計數(shù)學模型(xing)對比初(chū)步評估(gu)計算，假(jia)設🐆其🔴它(ta)參數不(bú)變的情(qíng)況下，理(lǐ)論溫度(du)誤差漂(piāo)移千分(fen)之一(即(jí)0.1%)，那麽📱流(liú)量誤差(chà)将在0.05%左(zuǒ)右。溫度(du)誤差影(ying)響産生(sheng)的經濟(ji)效益如(rú)上所述(shù).
4存在問(wèn)題、注意(yì)事項及(jí)數字化(hua)改進建(jiàn)議
4.1存在(zài)問題
1)根(gen)據計量(liang)現場的(de)生産變(biàn)化情況(kuàng)，通過設(shè)置截止(zhǐ)頻率自(zi)行調♋整(zheng)🔴流量計(jì)的始動(dòng)流量。但(dan)是，如果(guo)截止頻(pín)率設💃定(ding)太低，流(liu)量計的(de)敏感程(cheng)度相應(ying)提高,外(wài)界的一(yī)些微弱(ruò)振動或(huo)雜散信(xìn)号就有(yǒu)可能導(dao)緻流量(liang)計在沒(mei)有被測(cè)介質通(tōng)過的情(qing)況🐆下開(kāi)始動⛷️作(zuò)，造成流(liú)量的多(duo)計現象(xiang);如果截(jié)止頻率(lü)設置太(tài)🔞高，流量(liàng)計的始(shi)動流量(liàng)相應增(zeng)大，可能(neng)造成💋流(liu)量的漏(lòu)記現象(xiang)。
2)對噪聲(shēng)或震動(dòng)等幹擾(rao)信号較(jiào)爲敏感(gǎn)。如果在(zài)流量計(ji)測量上(shang)遊有明(míng)顯的噪(zào)聲、擾動(dong)(由流向(xiàng)改變或(huò)節流引(yin)起的嘯(xiao)叫或機(ji)⁉️械震動(dòng))或在靠(kào)近流量(liàng)計.的附(fu)近有較(jiao)強的磁(ci)場，那麽(me)流量計(ji)的運行(hang)将受到(dào)一定程(chéng)度的影(ying)響。
3)沒有(yǒu)測量參(cān)數的曆(li)史記錄(lu)。由于流(liu)量測量(liàng).是工藝(yi)❗控㊙️制、成(cheng)本考❄️核(he)等的重(zhòng)要依據(jù)，有時就(jiù)要對不(bu)同曆史(shǐ)時🥰期的(de)測量數(shù)據進行(háng)對比分(fèn)析，需要(yào)調用溫(wēn)度、瞬時(shi)(累🏃♀️積)流(liu)量📧、壓力(li)的曆史(shi)記錄;所(suo)以，如果(guǒ)不采取(qǔ)人工定(dìng)期錄取(qǔ)，就無法(fǎ)獲得所(suo)❗需資料(liao)。
4.2注意事(shi)項
1)室内(nèi)外安裝(zhuang)時，流量(liàng)計應有(you)以防積(ji)液、日曬(shai)、雨水浸(jin)透和寒(han)區🤞保溫(wen)及區域(yù)差别等(děng)措施，安(ān)裝流量(liang)計前應(yīng)清理管(guan)道内🧡各(ge)種⛱️雜物(wu)，從而保(bǎo)證流量(liàng)計使用(yòng)壽命。
2)流(liú)量計安(ān)裝周圍(wéi)不能有(you)強烈的(de)機械振(zhèn)動或強(qiáng)的外🌈磁(ci)✏️場幹擾(rǎo)❤️，應遠離(lí)流态幹(gàn)擾元件(jian)(彎頭、彙(huì)管、調壓(yā)閥、壓縮(suo)機、大小(xiao)♋頭等)，保(bǎo)持流量(liàng)計内壁(bì)光滑平(ping)直及前(qián)後直管(guǎn)段同🐇心(xīn)，保證被(bèi)測介質(zhì)爲潔淨(jing)的單相(xiàng)流體等(deng)。
3)應定期(qī)對流量(liàng)計進行(hang)标校，以(yǐ)保證流(liú)量計長(zhang)期工作(zuò)的準确(què)性、可靠(kao)性(避免(miǎn)意外停(ting)運和數(shù)據丢失(shī))。
4)對于同(tóng)規格的(de)流量計(ji)，其旋渦(wo)導流體(tǐ)、發生體(ti)等核👣心(xīn)組件不(bú)能互換(huan)，因清理(lǐ)表内各(gè)種雜物(wu)後檢定(ding)不合格(gé)，或更換(huan)傳感器(qi)✌️等器🌏件(jian)後都必(bi)須對其(qi)溫度及(jí)壓力補(bǔ)償傳感(gǎn)器進行(hang)系統校(xiao)正并重(zhong)新标定(ding)儀表計(ji)量系數(shu)。
5)流量計(ji)應可靠(kào)接地，但(dan)不能與(yu)強電系(xì)統共地(di)以及傳(chuan)輸信号(hào)屏蔽，投(tóu)運時應(ying)緩慢開(kai)關儀表(biǎo)閥防止(zhǐ)瞬間氣(qì)流沖擊(jī)而損壞(huai)流量🏒計(ji)。
4.3改進建(jiàn)議
1)建議(yì)流量計(ji)在出廠(chang)時完善(shàn)對壓力(lì)、溫度補(bǔ)償模塊(kuài)的功能(neng)，增設壓(yā)力、溫度(du)補償模(mó)塊動态(tai)檢測、測(ce)量輸出(chū)端💰口。
2)建(jian)議智能(néng)表頭增(zeng)設外接(jie)數據檢(jiǎn)測口、RS-485通(tong)訊口等(deng)，可直接(jiē)對流❄️量(liang)🐉計進行(háng)現場數(shù)據調校(xiào)，并具有(you)自診斷(duàn)🏃♀️功能和(hé)遠端地(di)址查詢(xún)，以及适(shì)應數字(zì)化油田(tián)對流🔞量(liang)計的特(tè)殊功能(neng)要求。
5結(jié)束語
在(zài)對流量(liang)計進行(hang)定期離(li)線标定(ding)與校驗(yàn)時，對流(liú)體壓力(li)🥵和溫🌈度(dù)參數變(biàn)化所引(yǐn)起的測(ce)量誤差(chà)進行判(pàn)🔞定;在貿(mào)易或交(jiao)接計㊙️量(liàng)時，可減(jian)少上述(shu)原因引(yin)起的誤(wu)差所導(dǎo)緻的效(xiào)益損🤩失(shi)和量差(cha)糾紛，使(shǐ)其更具(jù)有實用(yong)性、合規(guī)性并符(fu)合企業(yè)間利益(yi)。
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