原油流量計(jì),原油質(zhì)量流量計(jì)

    前言

    科里奧利質(zhì)量流量計(jì)在流量測(cè)量技術(shù)方面具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括直接進(jìn)行質(zhì)量流量和密度測(cè)量，無特殊管道要求和無校準(zhǔn)偏移，沒有軸承、齒輪等傳動(dòng)部件日常維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)，目前在勝利油田有著較為廣泛的應(yīng)用。如孤東采油廠的四個(gè)采油礦采用了羅斯蒙特公司生產(chǎn)的4臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)用于原油交接，主要是應(yīng)用了質(zhì)量流量計(jì)的直接進(jìn)行質(zhì)量流量的測(cè)量的功能。純梁采油廠首站安裝的20多臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)用于分隊(duì)計(jì)量，主要應(yīng)用了質(zhì)量流量計(jì)的密度測(cè)量的功能，通過測(cè)量各隊(duì)來液量的密度來推算含水原油中的含油量，從而達(dá)到分隊(duì)計(jì)量的目的。質(zhì)量流量計(jì)自身的優(yōu)點(diǎn)使其在勝利油田的原油計(jì)量上有著較為廣泛的應(yīng)用，目前使用的數(shù)量在幾百臺(tái)以上。但由于原油中一些化學(xué)物質(zhì)的存在，質(zhì)量流量計(jì)長時(shí)間使用會(huì)造成測(cè)量管管壁結(jié)垢，從而影響質(zhì)量流量和密度測(cè)量的準(zhǔn)確性，影響了該類型流量計(jì)在油田的推廣和使用。要確保質(zhì)量流量計(jì)的正常使用，必須定期對(duì)流量計(jì)清洗、除垢，然后通過標(biāo)定確定儀表新的組態(tài)參數(shù)。

    1. 質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量原理

    科氏質(zhì)量流量計(jì)由兩部分組成：一是傳感器；二是轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器包括激振器、拾振器、位移檢測(cè)器、時(shí)間差檢測(cè)器及放大電路等幾個(gè)部分，其作用是使振動(dòng)管產(chǎn)生振動(dòng)并處理來自振動(dòng)管的信息，以實(shí)現(xiàn)參數(shù)檢測(cè)。流體流經(jīng)振動(dòng)管時(shí)，流體的質(zhì)量流量參數(shù)和密度參數(shù)分別被轉(zhuǎn)換成時(shí)間變量和頻率變量，由轉(zhuǎn)換器檢測(cè)并處理。振動(dòng)管有u形、環(huán)形、直管形等多種形狀，但基本原理相同，這里以u(píng)形管式為例說明質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量原理。

    對(duì)于u形振動(dòng)管而言，振動(dòng)的頻率與流體密度數(shù)學(xué)模型如下：

    式中f為振動(dòng)管振動(dòng)頻率；P為被測(cè)液體在工作狀態(tài)下的密度；在一定的溫度條件下K1、K2是與U形振動(dòng)管結(jié)構(gòu)參數(shù)和材質(zhì)有關(guān)的常量。因此，密度的測(cè)量精度取決于頻率的測(cè)量精度。

    對(duì)于u形振動(dòng)管而言，振動(dòng)的時(shí)間差與質(zhì)量流量數(shù)學(xué)模型如下：

    式中K_s、r為常數(shù)。因而流過質(zhì)量流量計(jì)的質(zhì)量流量Q與時(shí)間差△t成正比。

    2. 質(zhì)量流量計(jì)的檢定方法

    檢定是指按照相應(yīng)的檢定規(guī)程進(jìn)行檢查、試驗(yàn)，確定流量計(jì)是否符合檢定規(guī)程的技術(shù)要求，并出具檢定證書或檢定結(jié)果通知書。流量計(jì)檢定一般給出下列技術(shù)指標(biāo)：流量范圍；準(zhǔn)確度等級(jí)；（流量測(cè)量擴(kuò)展不確定度，覆蓋因子）；基本誤差；重復(fù)性。

    靜態(tài)質(zhì)量法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是目前開展質(zhì)量流量計(jì)檢定的主要標(biāo)準(zhǔn)裝置。一般由液體循環(huán)系統(tǒng)、試驗(yàn)管段、稱量系統(tǒng)、換向裝置和控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。液體循環(huán)系統(tǒng)包括儲(chǔ)水池、水泵、穩(wěn)壓罐、閥門等組成；試驗(yàn)管路包括氣動(dòng)（手動(dòng)）夾器、被檢流量計(jì)及其上下游直管段。稱量系統(tǒng)包括電子稱、顯示儀；換向裝置包括換向器和電磁閥。

    檢定流量計(jì)時(shí)，通過流量調(diào)節(jié)閥將流量調(diào)整到相應(yīng)的檢定點(diǎn)上，通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)置予稱值，通過計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令給電磁閥，電磁閥控制換向器換向?qū)⒘魅肱酝ǖ牧黧w切入稱量容器。同步行程開關(guān)控制計(jì)數(shù)器和稱量顯示器開始記錄被檢流量計(jì)經(jīng)過的脈沖數(shù)。當(dāng)流入稱量容器的流體質(zhì)量達(dá)到設(shè)置的予稱值時(shí)，由計(jì)算機(jī)發(fā)出控制指令使電磁閥控制換向器換向，將流體迅速切向旁通，脈沖采集裝置停止脈沖計(jì)數(shù)。稱量顯示器的稱量值與計(jì)數(shù)器的脈沖值進(jìn)行比較，通過脈沖當(dāng)量換算就可以計(jì)算出被檢流量計(jì)的誤差。

    3. 原油質(zhì)量流量計(jì)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)
產(chǎn)品名稱：原油流量計(jì)，原油質(zhì)量流量計(jì)
適用介質(zhì)：液體（如：純水、柴油、汽油等）
口　　徑：DN3～DN100mm
公稱壓力：0.6～10MPa
工況溫度：-200～+40℃（低溫型），-20～+500℃（高溫型），更高溫度與工廠定制
精　    度：±0.2%FS
量 程 比：1：10（更寬量程請(qǐng)與廠家聯(lián)系）
殼體材質(zhì)：不銹鋼
供電方式：外供24VDC
輸出信號(hào)：4～20mA二線制；脈沖0～1000HZ；RS485
防護(hù)等級(jí)：IP65
防爆標(biāo)志：本安型ExiallCT4；隔爆型ExdllCT4
表頭顯示：累積流量；瞬時(shí)流量；介質(zhì)密度；介質(zhì)溫度
連接方式：螺紋連接(DN3-10mm)、法蘭連接(DN15-100mm)。

科氏力蒽油質(zhì)量流量計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)
原油質(zhì)量流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)直接測(cè)量質(zhì)量流量，有很高的測(cè)量精確度。
可測(cè)量流體范圍廣泛，包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。
測(cè)量管的振動(dòng)幅小，可視作非活動(dòng)件，測(cè)量管路內(nèi)件和活動(dòng)件。
對(duì)應(yīng)對(duì)迎流流速分布不敏感，因而無上下游直管段要求。
測(cè)量值對(duì)流體粘度不敏感，流體密度變化對(duì)測(cè)量值得值的影響微小。
可做多參數(shù)測(cè)量，如同期測(cè)量密度，并由此派生出測(cè)量溶液中溶質(zhì)所含的濃度。

原油質(zhì)量流量計(jì)缺點(diǎn)
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)零點(diǎn)不穩(wěn)定形成零點(diǎn)漂移，影響其精確度的進(jìn)一步提高，使得許多型號(hào)儀表只得采用將總誤差分為基本誤差和零點(diǎn)不穩(wěn)定度量?jī)刹糠帧?/span>
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)不能用于測(cè)量低密度介質(zhì)和低壓氣體；液體中含氣量超過某一限制（按型號(hào)而異）會(huì)顯著著影響測(cè)量值。
科里奧利質(zhì)量流量計(jì)對(duì)外界振動(dòng)干擾較為敏感，為防止管道振動(dòng)影響，大部分型號(hào)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)的流量傳感器安裝固定要求較高。
不能用于較大管徑，目前尚局限于150（200）mm以下。
測(cè)量管內(nèi)壁磨損腐蝕或沉積結(jié)垢會(huì)影響測(cè)量精確度，尤其對(duì)薄壁管測(cè)量管的科里奧利質(zhì)量流量計(jì)更為顯著。
壓力損失較大，與容積式儀表相當(dāng)，有些型號(hào)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)甚至比容積式儀表大99%。
大部分型號(hào)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)重量和體積較大。

    4. 原油質(zhì)量流量計(jì)使用中存在的問題

    用于單井計(jì)量的原油質(zhì)量流量計(jì)，由于被測(cè)介質(zhì)中一些化學(xué)物質(zhì)的存在，流量計(jì)在運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)造成質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管管壁結(jié)垢，垢的成分十分復(fù)雜，主要由瀝青、蠟、硫化物、碳化物等組成。在流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)壁的垢將影響到質(zhì)量流量和密度測(cè)量的準(zhǔn)確性，從而影響質(zhì)量流量計(jì)正常的計(jì)量性能造成比較大的計(jì)量誤差。要確保質(zhì)量流量計(jì)的正常使用，必須定期對(duì)流量計(jì)進(jìn)行清洗、除垢，然后再次檢定以確定儀表新的組態(tài)參數(shù)，才可重新投入使用。

    5. 原油質(zhì)量流量計(jì)的檢定過程

    根據(jù)質(zhì)量流量計(jì)應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)條件和使用的時(shí)間長短，確定質(zhì)量流量計(jì)的檢定步驟和過程。一般來說，應(yīng)用于工礦比較復(fù)雜的原油質(zhì)量流量計(jì)在安裝到試驗(yàn)管路前必須經(jīng)過清洗、除垢然后才能正式檢定。

    油污清洗：先將質(zhì)量流量計(jì)安裝到固定的清洗裝置上，在加藥箱內(nèi)加入熱水和適量的清洗劑，通過離心泵使管道內(nèi)的清洗劑通過質(zhì)量流量計(jì)強(qiáng)制進(jìn)行循環(huán)，直至將質(zhì)量流量計(jì)內(nèi)的油污清洗干凈。如果質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)壁覆著的油污用清洗劑無法清除干凈，可以采取加入柴油通過浸泡、強(qiáng)制循環(huán)的辦法清除油污。

    垢的清洗：質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)的油污清除干凈以后，可以用內(nèi)窺鏡觀察質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)壁上結(jié)垢的情況，取出一小塊垢樣對(duì)其進(jìn)行化驗(yàn)分析，然后通過配比一定的酸溶液通過一定時(shí)間的浸泡清除測(cè)量管內(nèi)壁的垢成分。

    清洗質(zhì)量檢查：在完成以上兩道程序以后，可以用內(nèi)窺鏡來檢查質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)壁的清洗情況，如果基本恢復(fù)到出廠時(shí)的狀態(tài)，則可以按照質(zhì)量流量計(jì)的檢定方法開始檢定。

    檢定結(jié)果的分析：參照質(zhì)量流量計(jì)出廠時(shí)的組態(tài)（或上次檢定后的組態(tài)），如果檢定完畢的質(zhì)量流量計(jì)的流量校準(zhǔn)系數(shù)基本吻合，說明清洗的質(zhì)量符合要求流量計(jì)可以重新投入使用。否則應(yīng)該仔細(xì)檢查測(cè)量管內(nèi)壁是否有未清除掉的垢，然后通過物理或化學(xué)的方法重新進(jìn)行清洗，直至檢定的結(jié)果符合要求。

    6.  質(zhì)量流量計(jì)清洗質(zhì)量與檢定結(jié)果的關(guān)系

    按照速度流量計(jì)檢定規(guī)程的技術(shù)要求，質(zhì)量流量計(jì)檢定時(shí)的技術(shù)指標(biāo)主要有儀表誤差、儀表重復(fù)性和密度誤差等內(nèi)容。根據(jù)質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量原理可知，由于原油質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量管壁如果有沒有清除掉的垢等附著物，將導(dǎo)致測(cè)量管出廠時(shí)固有的剛性發(fā)生變化，從而影響質(zhì)量流量和密度測(cè)量的準(zhǔn)確性。

    7. 結(jié)論

    隨著質(zhì)量流量計(jì)在油田的廣泛應(yīng)用，特別是在原油計(jì)量和單井計(jì)量廣泛使用，對(duì)于質(zhì)量流量計(jì)的檢定也就有了更高的要求。質(zhì)量流量計(jì)在檢定前，檢定人員應(yīng)該采取必要的技術(shù)手段清除管壁的結(jié)垢，盡量使質(zhì)量流量計(jì)恢復(fù)到出廠時(shí)的原有狀態(tài)，保證被檢測(cè)儀表的檢測(cè)狀態(tài)，延長使用壽命。同時(shí)通過被檢質(zhì)量流量計(jì)清洗前后流量誤差、密度誤差數(shù)據(jù)分析對(duì)比，找到質(zhì)量流量計(jì)合理的檢定周期，確保油田質(zhì)量流量計(jì)的可靠計(jì)量。