差壓變送器在海洋石油火炬氣管道中的應(yīng)用

上海上自儀公司通過在海洋石油某處理廠的火炬氣管道中流量計(jì)選用的應(yīng)用實(shí)例，研究了流量測量儀表的工作原理及特性，探討了流量計(jì)的選擇、安裝、為油田生產(chǎn)提供基于高精度計(jì)量儀表的解決方案。這種新型流量測量儀表在獲得精que測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，使傳感器的計(jì)量特性長期穩(wěn)定，大大減少油田護(hù)量。

流量計(jì)是測量流量的儀器，通常由主裝置和副裝置組成。主裝置指產(chǎn)生流量信號的裝置 ；副裝置指接受來自主裝置的信號并顯示、記錄、轉(zhuǎn)換或傳送流量值的設(shè)備。流量計(jì)可以指示和記錄某種流體的瞬間流量值、累積流量值，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)累計(jì)流體的總量，也可以測量流體的體積或質(zhì)量。

流量通過體積稱為體積流量，用符號 Q 表示 ；如果管道或設(shè)備某橫截處的面積為 A，該處流體的平均流速為 v，則有 ：Q= v/A。

1 流量計(jì)的工作原理及特性

油田中常用的流量大致分為速度式流量計(jì)、容積式流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)。

（1）通過各種物理現(xiàn)象直接測量封閉管道中全管流的液體流速，并且進(jìn)一步計(jì)算出流速的流量計(jì)是速度流量計(jì)。主要包括透平流量計(jì)、旋渦流量計(jì)、等。其特點(diǎn)為精度高（可達(dá) 0.5 級），量程范圍大，可遠(yuǎn)距離傳輸流量信號，并可與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集中管理。

（2）使用機(jī)械測量元件連續(xù)分配流入單個(gè)體積部分的液體，以計(jì)量液體總體積的流量計(jì)被稱為液體體積流量計(jì)。包括橢圓型齒輪聯(lián)軸流量計(jì)、羅茨流流量計(jì)等。其特征為精度可達(dá) 0.2 級，粘度越低泄漏量越大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造精度要求高。

（3）用于計(jì)量流過某一橫截面的流體質(zhì)量或總量的稱為質(zhì)量流量計(jì)，石油用質(zhì)量流量計(jì)為液體流量計(jì)，主要為科里奧利力式質(zhì)量流量計(jì)。其特點(diǎn)是適介質(zhì)面，能夠直接得到質(zhì)量流量信號，還可直接測量流體的溫度和密度，是一種智能化的流量測控儀表。

2 流量計(jì)的選型、安裝、使用及維護(hù)

2.1 流量計(jì)的選用原則

流量計(jì)的選用主要參考流量范圍（L/h）、溫度（℃）、壓力（MPa）、口徑（mm）、黏度（mPa·s）、計(jì)量精度、腐蝕性、周圍工作環(huán)境、計(jì)算器

2.2 流量計(jì)的安裝

任何類型的流量計(jì)都有一定的安裝要求，只有正確安裝才能使流量計(jì)正常、準(zhǔn)確地運(yùn)行。流量計(jì)的安裝應(yīng)按產(chǎn)品使用說明書的要求，結(jié)合安裝現(xiàn)場的實(shí)合適的方式進(jìn)行。

2.3 流量計(jì)的使用與維護(hù)

只有當(dāng)流量計(jì)正確使用并及時(shí)的維護(hù)時(shí)，流量計(jì)才能以規(guī)定的精度運(yùn)行。

（1）使用流量計(jì)時(shí)應(yīng)按照規(guī)定的流量范圍、工作壓力和工作溫度，不得隨意超出范圍以確保測量精度及使用壽命。

（2）對于運(yùn)行中的流量計(jì)，應(yīng)按時(shí)巡檢，并記錄有關(guān)運(yùn)行參數(shù)，如溫度、濕度、壓力、噪聲及有無滲漏等。

（3）長時(shí)間不用的流量計(jì)應(yīng)將殼內(nèi)殘留的流體泄放掉，根據(jù)需要涂防腐劑。

（4）對于一些guojia特定的流量計(jì)量儀表，按規(guī)定按期強(qiáng)制標(biāo)定。

3 新型流量計(jì)應(yīng)用實(shí)例

本節(jié)介紹一種新型流量測量儀表及整個(gè)測量系統(tǒng)的選型、安裝、使用、檢定、維護(hù)等完整過程。

3.1 應(yīng)用背景

在海洋石油某油氣處理廠，介質(zhì)名稱：火炬氣，流量：10~35 000 m3/h，介質(zhì)溫度：0~70 ℃，管道直徑：10"（250 mm），輸出類型 ：4~20 m：220 VAC。

3.2 流量計(jì)選型

在對此種工況條件安裝，選用型號為 BTB 系列高穩(wěn)定、高重復(fù)性，溫度、壓力一體化傳感器。測量介質(zhì)流動(dòng)差，因介質(zhì)所需測量量程比大，同一臺差壓量程計(jì)量不能滿足要求，所以需接兩臺差壓變送器設(shè)置不同的差壓量程，儀表能自動(dòng)識別差變，保證測量。同時(shí)利用壓力、溫度測點(diǎn)做補(bǔ)償，計(jì)算出流量出介質(zhì)的標(biāo)況體積流量，測量精度能夠達(dá)到1.0% 級 FS。

該流量計(jì)采用皮托管原理，用傳感器取管道內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)差壓 ；安裝方式采用球閥連接垂直向下插入管道，能夠防止介質(zhì)中的雜質(zhì)、水等進(jìn)入傳感器影對直管段不足的情況下采用模擬現(xiàn)場管段情況下進(jìn)行檢定，保證測量精度。

3.3 測量系統(tǒng)組成及各部件功能

本流量測量系統(tǒng)由一次測量原件寬量程傳感器、高精度差壓變送器流量積算儀組成 ；作為流量測量的傳感器配合差壓變送差，將差壓信號轉(zhuǎn)換成4~20 mA 標(biāo)準(zhǔn)電信號，引入流量計(jì)或直接將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，顯示差壓、壓力、溫度、瞬時(shí)流量、累積流量等參數(shù)。

各部件功能如下 ：①寬量程傳感器 ：用來提取管道內(nèi)流體流動(dòng)產(chǎn)生的差壓。通過管道直徑定制，通過接口法蘭連接到管道。有兩個(gè)壓力連接接口，與上標(biāo)有“H”的一方為總壓接口，標(biāo)有“L”的一方為靜壓接口 ；②一次截止閥 ：安裝了傳感器的總壓力端口和靜壓端口之一。安裝此閥門的目的是為了傳感器和儀表，以便在現(xiàn)場進(jìn)行校準(zhǔn)。所選閥門的壓力公差必須與介質(zhì)的壓力相當(dāng) ；③差壓變送器 ：傳送測得的總壓與靜壓之差球閥填料連接裝置 1 套裝 ；④三閥組 ：調(diào)節(jié)差壓變送器的零點(diǎn)，使差壓變送器的正、負(fù)壓室的壓力相同 ；⑤流量積算儀 / 計(jì)算機(jī) ：配有的二次表為特謘houㄓ昧髁炕 鬩牽S485RS232 通訊接口，4~20 mA 流量輸出，信號傳輸?shù)街骺厥?，配備接線箱，箱內(nèi)配有電源開關(guān)和接線端子，箱體防爆，IP44 ；⑥溫度壓力變送器 ：償。

3.4 安裝及注意事項(xiàng)

①選擇直管段足夠位置并開孔 ；②開孔完成后，焊接基座并在插入管道前檢查傳感器的插入尺寸 ；③填料函密封裝置與球閥連接鎖緊，取四個(gè)石墨環(huán)內(nèi)，將傳感器插入填料函內(nèi)，打開球閥，將傳感器插入球閥中心至管道中心 ；④安裝差壓變送器前，應(yīng)按順序打開截止閥，再徹底清理管道內(nèi)焊渣和污壓變送器及連接導(dǎo)壓管 ；⑥連接壓力變送器，熱電阻溫度計(jì)等儀表信號線到流量積算儀或 DCS 系統(tǒng)控制柜。

3.5 流量計(jì)的檢定

為了確保使用中的流量計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性，必須定期進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)。一般儀表在廠家出廠前都進(jìn)行了檢定，并且?guī)е鴻z定報(bào)告。安裝完成仍需要在線驗(yàn)證不要求把流量計(jì)從工藝管線上拆除。在線驗(yàn)證可以通過設(shè)置參數(shù)來糾正系統(tǒng)錯(cuò)誤，以便總量滿足測量誤差要求。

3.6 運(yùn)行及維護(hù)

將差壓變送器 24 V 直流電源輸入運(yùn)行。shou先打開平衡閥，然后打開兩個(gè)主截止閥，以確保差壓變送器兩個(gè)接口的壓力均勻分布，并且差壓變送器壞，直至正常運(yùn)行后，再關(guān)閉平衡閥，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

檢查流量儀表故障的原則是先工藝后儀表，差壓式流量計(jì)出故障時(shí)，shou先要檢查導(dǎo)壓管、閥門計(jì)管路附件，看有無泄漏、堵塞現(xiàn)象，然后再檢查變件。

4 結(jié)論

通過以上分析可以看出，該流量計(jì)插入到管道中心區(qū)域測量，管道中的流體流過測量桿的前端測量孔測得的壓力為高壓，由后部中的測量孔測得的壓力且由差壓變送器測量的差壓值與流量數(shù)據(jù)成正比，BTB 型傳感器采用 V 字型的幾何斜面，開放式取壓孔結(jié)構(gòu)，流體再前端可以形成穩(wěn)定的分離區(qū)，增加度，極大的減少了湍流的影響，保證高準(zhǔn)確度穩(wěn)定測量，擁有 1∶5100 寬廣的速度量程范圍。

油田開采生產(chǎn)過程中的油、氣、水不同混合狀態(tài)的兩項(xiàng)流、三相流計(jì)量，此種流量測量儀表巧妙的設(shè)計(jì)可輕松計(jì)量不同工況，上海上自儀公司在獲得精que測量數(shù)據(jù)的業(yè)用戶提供基于高精度計(jì)量的反應(yīng)器測控優(yōu)化解決方案，使傳感器的計(jì)量特性長期穩(wěn)定，大大減少用戶現(xiàn)場維護(hù)量。