摘要:油氣田生產(chǎn)過(guò)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(jiǎn)要介紹油氣田常用的油、氣、水流量計(jì)量?jī)x表的分類(lèi)、特點(diǎn)及測(cè)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(jiǎn)介
　　流量計(jì)是油氣田中重要的檢測(cè)儀表，在油氣田各類(lèi)場(chǎng)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(lèi)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(cè)量目的揚(yáng)長(zhǎng)避短,選擇最適宜的流量計(jì),達(dá)到測(cè)量效果。
油氣田內(nèi)油、氣水主要計(jì)量?jī)x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(lèi)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(cè)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(cè)件按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為兩大類(lèi):標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)。所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無(wú)須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測(cè)量誤差。非標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是成熟程度較差的，尚未列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測(cè)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的認(rèn)可，無(wú)需實(shí)流校準(zhǔn)，即可投用。
(2)結(jié)構(gòu)易于復(fù)制，簡(jiǎn)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(guò)程的管徑、工作狀態(tài)(溫度、壓力)皆有產(chǎn)品。
(4)檢測(cè)件和差壓顯示儀表可分開(kāi)不同廠(chǎng)家生產(chǎn)，便與專(zhuān)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
缺點(diǎn):
(1)測(cè)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(zhǎng)的直管段長(zhǎng)度要求，一般難于滿(mǎn)足，尤其對(duì)較大管徑，問(wèn)題更加突出。
(4)壓力損失大，能耗高。
(5)孔板以?xún)?nèi)孔銳角線(xiàn)來(lái)保證精度，因此對(duì)腐蝕、磨損、結(jié)垢、臟污敏感，長(zhǎng)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(wèn)題，大大增加了維護(hù)工作量。孔板流量計(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(chēng)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(dòng)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(jiǎn)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(chēng)定排量流量計(jì),它利用機(jī)械測(cè):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(cè)量室逐次充滿(mǎn)和排放該體積部分流體的次數(shù)來(lái)測(cè)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(lèi)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(cè)量。容積式流量計(jì)按其測(cè)量元件分類(lèi)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(pán)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(duì)計(jì)量精度沒(méi)有影響、無(wú)直管段需求。
(3)可用于高粘度液體的測(cè)量。
(4)范圍度寬。
(5)直讀式儀表無(wú)需外部能源可直接獲得累計(jì).總量,清晰明了操作簡(jiǎn)便。
缺點(diǎn):
(1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大。.
(2)被測(cè)介質(zhì)種類(lèi)、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大。
(3)不適用于高、低溫場(chǎng)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(dòng)。
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(chēng)為流量計(jì)中3類(lèi)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(wú)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(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性。
(2)流體物性對(duì)流量特性有較大影響。
　　渦輪流量計(jì)在以下測(cè)量對(duì)象中有著廣泛應(yīng)用:石油、有機(jī)液體、無(wú)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(cè)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(cè)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(cè):量單一清澈流體的問(wèn)題，也被認(rèn)為是非接觸測(cè)量雙相流的理想儀表。
優(yōu)點(diǎn):
(1)可用來(lái)測(cè)量大管徑流量。無(wú)阻礙物、壓損小、便于安裝。
(2)可測(cè)量強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)和非導(dǎo)電介質(zhì)的流量。
(3)測(cè)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(cè)量的體積流量不受被測(cè)流體的溫度、壓力粘度反密度等熱物性參數(shù)的影響。可以做成固定式和便攜式兩種形式。
缺點(diǎn):
(1)溫度測(cè)量范圍不高，一般只能測(cè)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(cè)量精度低。
(4)安裝的不確定性，會(huì)給流量測(cè)量帶來(lái)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(cè)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(duì)臟污流、腐蝕流的進(jìn)行測(cè)量。
優(yōu)點(diǎn):
(1)測(cè)量通道是段光滑直管，不會(huì)阻塞，適用于測(cè)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(cè)所造成的壓力損失,節(jié)能效果好。
(3)所測(cè)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(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)的液體流量，不能測(cè)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(dòng)，不能有強(qiáng)磁場(chǎng)。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(cè)量管中存留的氣體，否則會(huì)造成較大的測(cè)量誤差。
(3)用來(lái)測(cè)量帶有污垢的粘性液體時(shí)，粘性物或沉淀物附著在測(cè)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(wú)法測(cè)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(cè)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(lèi)。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(cè)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(lèi)型流量計(jì),一般為3%。
(2)適用范圍窄，只能用于測(cè)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(dòng)管中流動(dòng)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(cè)量質(zhì)量流量,正確率高。
(2)測(cè)量值不受物性(密度、粘度)影響。
(3)無(wú)前、后直管段要求。
(4)可測(cè)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(yǔ)
　　不同工況可選流量計(jì)可能不止一種，在設(shè)計(jì)選型過(guò)程中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)際、精度要求、安裝空間、性?xún)r(jià)比等因素，綜合選型。

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