摘要:油氣田生產(chǎn)過程中油、氣、水流量計(jì)量需十分普遍。流量計(jì)選型是否合理，將直接影響工藝介質(zhì)的計(jì)量的精度及后期的運(yùn)維成本。本文簡要介紹油氣田常用的油、氣、水流量計(jì)量儀表的分類、特點(diǎn)及測量原理等,討論各種流量計(jì)的適用范圍和選型原則。
1常用流量計(jì)簡介
流量計(jì)是油氣田中重要的檢測儀表，在油氣田各類場站起著舉足輕重的作用。流量計(jì)是能源管理和貿(mào)易交接的必備工具，也在油田注水、污水處理等方面也有廣泛的應(yīng)用。油氣田中應(yīng)用的流量計(jì)按照結(jié)構(gòu)原理主要分為容積式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、浮于式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、速度式流量計(jì)、電磁流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等。不同類型的流量計(jì)有各自的特點(diǎn)，因此，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)不同的測量目的揚(yáng)長避短,選擇最適宜的流量計(jì),達(dá)到測量效果。
油氣田內(nèi)油、氣水主要計(jì)量儀表如表1所示。
2油氣田常用流量計(jì)特點(diǎn)
2.1差壓式流量計(jì)
差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最為廣泛的流量計(jì),其中尤以節(jié)流式差壓式流量計(jì)中檢測件為標(biāo)準(zhǔn)件的產(chǎn)品最為普反。節(jié)流式差壓式流量計(jì)由節(jié)流裝置、差壓變送器和流量顯示儀表組成。常用的節(jié)流件有孔板、文丘里管、噴嘴等。
差壓式流量計(jì)的檢測件按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為兩大類:標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)。所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測量誤差。非標(biāo)準(zhǔn)檢測件是成熟程度較差的，尚未列入國際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測件。.
下面主要介紹一下在油氣田內(nèi)應(yīng)用較多的孔板流量計(jì)。
優(yōu)點(diǎn):
(1)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件是全世界通用的，并得到了國際標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)可，無需實(shí)流校準(zhǔn)，即可投用。
(2)結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，簡單、牢固、性能穩(wěn)定可靠、價(jià)格低廉。
(3)應(yīng)用范圍廣，包括全部單相流體(液、氣、蒸汽)、部分混相流，-般生產(chǎn)過程的管徑、工作狀態(tài)(溫度、壓力)皆有產(chǎn)品。
(4)檢測件和差壓顯示儀表可分開不同廠家生產(chǎn)，便與專業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
缺點(diǎn):
(1)測量的重復(fù)性、精度在流量計(jì)中屬于中等水平，由于眾多因素的影響錯(cuò)綜復(fù)雜，精度難于提高。
(2)范圍度窄，由于流量系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān)，一般范圍度僅3:1~4:1.
(3)有較長的直管段長度要求，一般難于滿足，尤其對較大管徑，問題更加突出。
(4)壓力損失大，能耗高。
(5)孔板以內(nèi)孔銳角線來保證精度，因此對腐蝕、磨損、結(jié)垢、臟污敏感，長期使用精度難以保證，需每年拆下強(qiáng)檢一次。
(6)采用法蘭連接，易產(chǎn)生跑、冒、滴、漏問題，大大增加了維護(hù)工作量�？装辶髁坑�(jì)安裝如圖1所示。
2.2浮于式流量計(jì)
浮子流量計(jì)又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì),是變面積式流量計(jì)的一種,在1根由下向.上擴(kuò)大的垂直錐管中，圓形橫截面的浮于的重力是由液體動力承受的，從而使浮于可以在錐管內(nèi)自由地_上升和下降。浮于流量計(jì)在小、微流量方面有舉足輕重的作用。
主要特點(diǎn):
(1)玻璃錐管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,缺點(diǎn)是耐壓力低，有玻璃管易碎的較大風(fēng)險(xiǎn)。.
(2)適用于小管徑和低流速。
(3)壓力損失較低。
2.3容積式流量計(jì)
容積式流量計(jì)又稱定排量流量計(jì),它利用機(jī)械測:量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)測量室逐次充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流體體積總量。容積式流量計(jì)與差壓式流量計(jì)、浮于流量計(jì)并列為3類使用量最大的流量計(jì),常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)(油品等)的總量測量。容積式流量計(jì)按其測量元件分類可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)于流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。
優(yōu)點(diǎn):
(1)計(jì)量精度高。
(2)安裝管道條件對計(jì)量精度沒有影響、無直管段需求。
(3)可用于高粘度液體的測量。
(4)范圍度寬。
(5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計(jì).總量,清晰明了操作簡便。
缺點(diǎn):
(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大。.
(2)被測介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大。
(3)不適用于高、低溫場合。
(4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體。
(5)產(chǎn)生噪聲及振動。
2.4速度式流量計(jì)
2.4.1渦輪流量計(jì)
渦輪流量計(jì)采用多葉片的轉(zhuǎn)于(渦輪)感受流體平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表。一般它由傳感器和顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。.
渦輪流量計(jì)和容積式流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)稱為流量計(jì)中3類重復(fù)性、精度最佳的流量計(jì)。
優(yōu)點(diǎn):
(1)精度高。
(2)重復(fù)性好。
(3)無零點(diǎn)漂移,抗干擾能力好。
(4)范圍度寬。
(5)結(jié)構(gòu)緊湊。
缺點(diǎn):
(1)不能長期保持校準(zhǔn)特性。
(2)流體物性對流量特性有較大影響。
渦輪流量計(jì)在以下測量對象中有著廣泛應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體等。渦輪流量計(jì)在天然氣計(jì)量方面的應(yīng)用僅次于孔板流量計(jì)。
2.4.2超聲波流量計(jì)
超聲波流量計(jì)按測量原理分可分為速度差式和多普勒式，利用速度差式原理制造超聲流量計(jì)是目前使用最多的一種超聲波流量計(jì)。
利用多普勒效應(yīng)制造的超聲多普勒流量計(jì)多用于測量介質(zhì)有一定的懸浮顆�；驓馀萁橘|(zhì),使用有一定的局限性，但卻解決丁時(shí)差式超聲波流量計(jì)只能測:量單一清澈流體的問題，也被認(rèn)為是非接觸測量雙相流的理想儀表。
優(yōu)點(diǎn):
(1)可用來測量大管徑流量。無阻礙物、壓損小、便于安裝。
(2)可測量強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)和非導(dǎo)電介質(zhì)的流量。
(3)測量范圍大,管徑范圍從20mm~5m,且制造成本與管徑大小關(guān)系不大。
(4)測量的體積流量不受被測流體的溫度、壓力粘度反密度等熱物性參數(shù)的影響�？梢宰龀晒潭ㄊ胶捅銛y式兩種形式。
缺點(diǎn):
(1)溫度測量范圍不高，一般只能測量溫度低于200°C的流體..
(2)抗干擾能力差，易受氣泡、結(jié)垢、泵及其它聲源混入的超聲雜音干擾。
(3)直管段要求嚴(yán)格，為前20D、后5D,否則高散性差，測量精度低。
(4)安裝的不確定性，會給流量測量帶來較大誤差。
(5)使用壽命短(一般精度只能保證1年)。
(6)價(jià)格較高。
2.5電磁流量計(jì)(EMF)
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電性液體介質(zhì)流量的儀表。電磁流量計(jì)有一系列優(yōu)良特性，可以對臟污流、腐蝕流的進(jìn)行測量。
優(yōu)點(diǎn):
(1)測量通道是段光滑直管，不會阻塞，適用于測量合固體顆粒的液固=相流體，如紙漿、泥漿、污水等。
(2)不產(chǎn)生流量檢測所造成的壓力損失,節(jié)能效果好。
(3)所測得體積流量實(shí)際上不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的明顯影響。
(4)流量范圍大，口徑范圍寬。
(5)可應(yīng)用腐蝕性流體。
缺點(diǎn):
(1)有一定局限性，它只能測量導(dǎo)電介質(zhì)的液體流量，不能測量非導(dǎo)電介質(zhì)的流量。
(2)安裝與調(diào)試比其它流量計(jì)復(fù)雜，且要求更嚴(yán)格。安裝地點(diǎn)不能有振動，不能有強(qiáng)磁場。安裝時(shí)必須使變送器和管道有良好的接觸及良好的接地。在使用時(shí)必須排盡測量管中存留的氣體，否則會造成較大的測量誤差。
(3)用來測量帶有污垢的粘性液體時(shí)，粘性物或沉淀物附著在測量管內(nèi)壁或電板上，電板.上污垢物達(dá)到一定厚度，可能導(dǎo)致儀表無法測量。
電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用在油氣田注水、污水處.理、造紙、市政給排水等領(lǐng)域。
2.6質(zhì)量流量計(jì)
質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。直接式質(zhì)量流量計(jì)利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理進(jìn)行測量，目前其正成為商品大量應(yīng)用只有熱式質(zhì)量流量.計(jì)和科里奧利力質(zhì)量流量計(jì)兩類。間接式質(zhì)量流量計(jì)以壓力溫度補(bǔ)償式最為流行。
2.6.1熱式質(zhì)量流量計(jì)(恒溫差TMF)
優(yōu)點(diǎn):
(1)球閥安裝，安裝拆卸方便，并可以帶壓安裝。
(2)測量值不受壓力和溫度影響。
(3)響應(yīng)迅速。
缺點(diǎn):
(1)精度不及其他類型流量計(jì),一般為3%。
(2)適用范圍窄，只能用于測量干燥的非爆炸性的氣體，如壓縮空氣、氮?dú)�、氬氣及其他中性氣體。
2.6.2科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(CMF)
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用流體在振動管中流動時(shí)，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量計(jì).
優(yōu)點(diǎn):
(1)直接測量質(zhì)量流量,正確率高。
(2)測量值不受物性(密度、粘度)影響。
(3)無前、后直管段要求。
(4)可測量各種非牛頓流體及粘滯和含微粒的漿液。
缺點(diǎn):
(1)重量體積較大、價(jià)格昂貴。
(2)零點(diǎn)不穩(wěn)定。
(3)只限于中小口徑。
3結(jié)束語
不同工況可選流量計(jì)可能不止一種，在設(shè)計(jì)選型過程中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)際、精度要求、安裝空間、性價(jià)比等因素，綜合選型。
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