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 國家標準GB17167—2006《用能單位能源計量器具配備和管理通則》已于2007年1月1日開(kāi)始實(shí)施。對于用能量超過(guò)限定值的用能量單位或設備，如尚未配備能源計量器具，則都應加裝能源計量器具。對相應的用能量單位或設備的能源計量器具的準確度等級分別提出了具體要求^［1］。目前，世界上不存在一種十全十美的流量?jì)x表，市場(chǎng)上大約有超過(guò)100種不同的流量?jì)x表，為此，用戶(hù)應如何合理選擇*流量計，應用于石油、冶金、電力等各個(gè)領(lǐng)域，應當首先了解流量?jì)x表的性能特點(diǎn)，再結合所應用場(chǎng)合的工況條件，zui終才能選擇性?xún)r(jià)比合適的產(chǎn)品^［2］。

    1 流量?jì)x表的類(lèi)型及選型標準

    在眾多的流量?jì)x表中選擇*適應工況的流量計，應綜合考慮流量?jì)x表的類(lèi)型、特點(diǎn)、環(huán)境影響因素及選型準則。

    1.1 流量?jì)x表的分類(lèi)特點(diǎn)及工作原理

    流量?jì)x表的分類(lèi)方法很多，至今國內外還沒(méi)有統一的標準。表1列出了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常用的幾類(lèi)流量?jì)x表的類(lèi)型及其主要性能特點(diǎn)^［3－5］。

    表1中幾類(lèi)流量?jì)x表的工作原理如下：

    （1）差壓式：根據流體通過(guò)管道中的流量檢測件產(chǎn)生的差壓，與流體測量之間存在平方關(guān)系，經(jīng)過(guò)換算達到測量流量的目的；

    （2）浮子式：浮子在垂直錐形管中隨著(zhù)流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來(lái)進(jìn)行測量；

    （3）容積式：利用機械測量原件把流體連續不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據計量室逐次、重復地充滿(mǎn)和排放該體積部分流體的次數來(lái)測量流體體積總量；

    （4）渦輪式：流體作用下的渦輪葉輪受力旋轉，使檢測線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，由感應電動(dòng)勢換算成流體的流量；

    （5）電磁式：導電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測量管內流動(dòng)，切割磁力線(xiàn)，在其兩端產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，由電動(dòng)勢換算成流量；

    （6）渦街式：利用流體會(huì )在管道中的阻流體兩側交替地分離釋放出規則的旋渦，旋渦分離頻率正比于管道內的平均流速，由此可測量流體的流量；

    （7）超聲式：測量原理分為時(shí)差法與多普勒法，時(shí)差法利用聲波在流體順流方向與逆流方向的傳播速度差與被測流體流速之關(guān)系求取流速；多普勒法是利用靜止點(diǎn)檢測從移動(dòng)源發(fā)射波產(chǎn)生多普勒頻移用來(lái)測量流量；

    （8）科里奧利質(zhì)量式：利用流體在直線(xiàn)運動(dòng)的同時(shí)處于一旋轉系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力，根據此原理制成一種直接式質(zhì)量流量?jì)x表。

    1.2 流量?jì)x表選型的關(guān)鍵影響因素

    流量?jì)x表的選型對儀表能否成功使用往往起著(zhù)很重要的作用，因此，選擇流量?jì)x表時(shí)應結合多方面影響因素，揚長(cháng)避短，選擇zui合適的儀表。一般選型可以從六個(gè)方面影響因素進(jìn)行考慮^［6－7］。

    （1）滿(mǎn)足工藝對壓力損失的要求：核算經(jīng)過(guò)流量?jì)x表后的*壓力損失是否影響生產(chǎn)；

    （2）被測流體的特性：流體成分、密度、黏度、壓縮率及它們的變化情況，溫度、壓力、濕度及變化范圍；

    （3）所選儀表的不確定度：應根據計量的級別確定所選儀表的準確度，以免造成浪費，流量測量系統的檢測元件、一次儀表和顯示、記錄儀表之間的準確度應配合恰當；

    （4）儀表能否滿(mǎn)足現場(chǎng)的安裝要求：要使流量計能準確地進(jìn)行測量，必須滿(mǎn)足所規定的直管段長(cháng)度，并考慮是否滿(mǎn)足耐溫、耐壓、抗振動(dòng)及安全保護問(wèn)題等影響儀表安裝的因素；

    （5）儀表使用后周?chē)h(huán)境條件等：應考慮儀表的日常維修、更換是否方便，環(huán)境溫度、濕度和電磁干擾對儀表的影響及環(huán)境的安全性能等；

    （6）儀表投資的費用：有時(shí)*要求配置的儀表系統所需經(jīng)費往往與實(shí)際所給的費用有差距，這時(shí)只能根據經(jīng)費選擇合適的儀表。

    1.3 流量?jì)x表的選型準則

    分析確定出上述影響因素后，選擇某個(gè)具體類(lèi)型的流量?jì)x表適合于現場(chǎng)工況，流量?jì)x表應盡可能滿(mǎn)足如下幾點(diǎn)準則^［8－9］：

    （1）流量?jì)x表的重復性要好；（2）流量測量系統的總準確度要較高；（3）流量計本身有相當強的流動(dòng)調整能力，要求較短的直管段，無(wú)需流動(dòng)調整器；（4）總的*壓力損失要小、耗能費要少；（5）流量測量的量程比要較寬；（6）流量計本身有自清掃能力，可測量臟污流體，無(wú)需過(guò)濾器；（7）流量計本身耐受流體磨蝕能力要強，性能要長(cháng)期穩定，可靠耐用；（8）流量計本身無(wú)可動(dòng)部件，檢定周期較長(cháng)，使用壽命較長(cháng)；（9）流量計本身故障率要小，維護與修理費用要少；（10）流量計的購置費與校準費要適中，安裝與運行花費要少。

    2 流量計的工程應用

    流量?jì)x表的選型是系統、科學(xué)的系統工程，通過(guò)分析流量?jì)x表的類(lèi)型、工作原理、影響因素及選型標準，結合現場(chǎng)實(shí)際工況做出正確選型。

    2.1 流量?jì)x表選型在陸地油田中的應用

    在油田現場(chǎng)，針對全國各油田深井、超深井鉆井，為解決目前高密度加重材料浪費的問(wèn)題，若回收利用80%后，每年至少可節約近9000萬(wàn)元以上加重材料的費用。通過(guò)理論研究結合現場(chǎng)實(shí)驗，得知要做到對加重材料“實(shí)時(shí)”回收，需根據鉆井液中不同粘度、不同密度性能的變化及離心機性能參數的改變，經(jīng)傳感器檢測后輸入控制系統，相應給出離心機的工作轉速及處理量，通過(guò)計算機去控制，達到設計要求，建立了控制系統流程，如圖1所示。

    圖1中要實(shí)現加重材料“實(shí)時(shí)”回收流量測量是個(gè)必要因素，因此，應如何對流量計正確選型，結合流量?jì)x表的測量特點(diǎn)及具體工況，分析各大流量?jì)x表的工作原理，具體步驟如下：

    （1）從“實(shí)時(shí)”控制的高精度、可靠性要求分析，根據表1，可排除差壓式、浮子式、渦街式、超聲式；

    （2）根據流體為高粘度鉆井液，而渦輪流量計粘度適用范圍小于80cp，因此排除渦輪流量計；

    （3）分析剩下的容積式、科里奧利式、電磁式三種流量計類(lèi)型，從腐蝕特性分析，排除容積式，從壓力損失和腐蝕性特性排除科里奧利式；

    （4）電磁流量計自身具有可測導電性、腐蝕性介質(zhì)的特性，確定選用電磁流量計作為測量導電性、腐蝕性鉆井液的流量測量?jì)x表，通過(guò)現場(chǎng)實(shí)施達到設計要求，滿(mǎn)足設計目標值。

    2.2 流量?jì)x表選型在海洋平臺中的應用

    以已投產(chǎn)的樂(lè )東氣田為例，平臺分為工藝生產(chǎn)系統、輔助工藝系統、公用系統三大部分，選擇合適的流量計應用于不同系統的不同工況。以工藝生產(chǎn)系統中的凝析油處理系統流量計的選型為例，工況如圖1所示。

    （1）介質(zhì)：凝析油；（2）管道：2”－GC－20103－02；（3）zui大流量：2.5m³/h，正常流量：0.516m³/h；（4）粘度：0.88cp；（5）zui大壓力：7400kPa，工作壓力：4700kPa～6700kPa；（6）溫度范圍：40℃～66℃。

    針對上述工況參數，綜合分析步驟如下：

    （1）從管道介質(zhì)出發(fā)，管道介質(zhì)為凝析油，此氣田且流入管道的流量特別少，從管道出來(lái)的凝析油直接進(jìn)入終端。首先從流量測量類(lèi)型考慮，渦輪式、旋渦式、超聲式、熱式、科力質(zhì)量式根據測量物質(zhì)為小流量可以排除；

    （2）從導電性考慮由于介質(zhì)為油，不具備導電性，因此排除電磁流量計；

    （3）差壓式、浮子式、容積式滿(mǎn)足上述需求，然后從直管段方面考慮，浮子式?jīng)]有前后直管段要求，在安裝空間上具有優(yōu)勢，在海洋平臺上的場(chǎng)合，如在同等條件滿(mǎn)足的情況下，選擇小直管段要求的流量?jì)x表更具有實(shí)用性；

    （4）從度考慮可知，此種控制精度要求的精度在價(jià)位適當情況下，可以考慮放寬精度的要求，由于浮子式價(jià)位zui低，而容積式為價(jià)位zui高的流量計，浮子式在同等要求的情況下滿(mǎn)足工況；

    （5）結合浮子流量計自身適合小管徑、低流速的特點(diǎn)，因此在此選擇浮子流量計來(lái)滿(mǎn)足設計需要。

    3 結語(yǔ)

    隨著(zhù)生產(chǎn)工藝復雜程度和自動(dòng)化程度的提高，會(huì )對流量測量及控制提出更新、更高和更多的要求。應該根據實(shí)際情況權衡利弊分類(lèi)討論做出選擇，不要盲目地根據經(jīng)驗做出判斷。

    （1）流量?jì)x表的選用是一項系統工程，對于某一具體的應用場(chǎng)所可以采用的儀表可能有幾種方案，應根據實(shí)際工作情況量體裁衣，選擇性能*的流量?jì)x表。

    （2）選型不應僅局限于標準化的儀表選型，思維應具有創(chuàng )新性，如目前非標準化的V錐流量計在很多方面具有其它流量計不具備的優(yōu)點(diǎn)，同樣在選型過(guò)程中值得商榷。

    （3）流量?jì)x表的安裝位置和方向選擇應給予充分重視，特定的儀表有特定的安裝要求，只有在儀表選擇正確、安裝位置正確、前后直管段長(cháng)度充足等情況的共同配合下，測量系統才能zui終達到符合規定測量的準確度。