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      有關于刮板流量計在塔河油田計量中的應用
      2021-6-12 0:00:00

             1.引言刮板流量計在塔河油田使用以來,發揮了其精度高、重復性好、范圍度大,適用于高黏度流體的優勢,在塔河油田計量準確度方面取得了良好的效果。


             2.刮板流量計原理以及誤差計算

       2.1 工作原理 刮板流量計是一種容積式流量計量儀表,由轉子、刮板、內殼體和上蓋板、下蓋板組成計量腔。當被測流體進入流量計后,推動刮板并帶動轉子轉動,在流量計中心有一塊固定不動的凸輪,當轉子與刮板一起轉動時,由于刮板上面的磙子與凸輪接觸,所以刮板便產生伸縮的動作,并與殼體和轉子、上蓋等形成一個容積固定的計量腔體,流體不斷的經過計量腔體被送到流量計出口??梢娹D子旋轉一周就產生6次計量腔,所以轉子的轉速與被測流體量成正比,且轉子的轉速經密封聯軸器及傳動系統傳給計數器,直接指示出流經流量計的流體總量。工作原理如圖1所示。 設流量計轉子一周計量體積為V1/m3,一定時間內轉子轉動次數為N,則在該時間內流過的流體體積為: V=NV1 (1) 再設儀表的齒輪比為常數α,計量值由轉子傳遞至變速齒輪,變速齒輪比和儀表指針轉動刻度值所確定,若儀表指示值為I I=αN (2) 由式(1)和(2)可得在一定時間內通過儀表的流體體積與儀表指示值的關系

      2.2 誤差計算 設刮板流量計的測量誤差值為E,可由指示值和真值之差與指示值之比表示,則E可表示為: 將流體體積V與指示值I之間的關系式代入式(3),可得


             3.影響刮板流量計準確度的因素 由式(5)可見,理論上刮板流量計的測量誤差僅與流量計的幾何結構有關,而與流體性質和流量值無關,刮板流量計在計量過程中并不受流體黏度、密度、工藝壓力、工藝溫度等的影響。但在實際應用中發現,其準確度不但受工藝條件的影響,甚至振動、雜質等外界因素也會使計量結果出現一定的偏差,主要由以下原因造成的。 

      3.1 壓力損失 刮板流量計靠流體推動測量配件,因此壓力損失不可避免。當流體黏度較高時壓力損失更大。所以在選購時必須確定流體的黏度、壓力、溫度等一系列參數。 

      3.2 漏流 

                   a)流量計測量流體黏度相差較大(需對流量計重新標定方可使用),流量計必須具有一定間隙結構。 

                   b)流體溫度時常變化,流量計部件之間必須要預留尺寸間隙來滿足流量計部件熱脹冷縮的需要。 

                   c)流量計運動部件長期運行磨損以及流體里的雜質也會使間隙不斷增大。 

                   d)在塔河油田三號聯合站1臺外輸泵外輸壓力為0.6MPa,2臺外輸泵外輸壓力為1.57MPa,3臺外輸泵外輸壓力為2.8MPa。表1為原油外輸壓力與流量計前后壓差的對比。 若根據生產需要,要連續啟用3臺外輸泵,那么短時間運行壓力的突然增高會導致漏流量增大甚至這種附加的慣性力會損壞轉子。 基于以上幾點,漏流是刮板流量計無法克服的弱點。 

      3.3 壓力與溫度 

                   a)在生產過程中若操作人員突然開關閥門所產生的沖擊力可能超過工作壓力,會引起虛假讀數,影響流量準確度。 

                   b)溫度既會影響流量計的耐壓強度,又會影響測量精度。溫度升高,刮板流量計結構間隙減小會卡住運動配件。另外,溫度變化還會改變流體黏度,引起流量變化。表2是塔河油田三號聯合站外輸刮板流量計在使用過程中的典型數據。 

      3.4 振動 流量計超量程以及流體流速加快都會導致流量計振動,振動使流量計的測量流量有大的脈動,指示值也會有較大的波動,引起計量誤差。在實際應用中發現了部分流量計外殼和內部運動件有不同程度的裂縫,經過分析比較發現,裂縫產生的原因主要是振動(震動和裂縫可以在管路上加設金屬軟接頭解決)。 

      3.5 流體腐蝕性 流體腐蝕性是確定流量計材質的主要因素。刮板流量計采用鑄鋼、鑄鐵制造,耐蝕性不強。 


             4.減小和消除對刮板流量計準確度影響的因素 刮板流量計主要用于計量交接,所以在使用過程中,減小和消除各種因素的影響便成為保證刮板流量計準確度的關鍵。 

      a)漏流現象會帶來刮板流量計不可避免的誤差,所以在使用過程中要保證泵對流量計輸出流體的平穩;流體溫度控制在流量計設計要求的范圍之內;流體中顆粒雜質影響流量計正常運行,常造成卡死或磨損。流量計上游必須安裝過濾器,并定期清洗,濾網要按要求更換以免雜質對流量計的磨損甚至導致轉子、刮板卡死,內部的連接部件斷裂;對于刮板流量計的結構,建議在部件之間增加彈性、耐腐蝕的膠片,以滿足部件的熱脹冷縮,減小部件之間的磨損和間隙。

      b)流體的溫度和壓力共同制約流量計的誤差,溫度升高會影響流量計的耐壓程度,也會影響精度,溫度變化引起流體黏度的變化,流體流量也隨之變化,高黏度流體必須加熱后才能進入流量計計量,流體溫度保證在流量計要求的范圍之內。 

      c)在應用過程中,要避免管道振動、介質黏度偏大或流量計超量程所引起的流量計振動帶來的可以避免的誤差。 

      d)對于塔河油田高硫化氫的腐蝕環境,流量計材質需要進一步的改進。 

      e)建議將流量計安裝在室內,若要安裝在室外,則必須加保護措施,并且要考慮使用、讀數、檢修的方便;以免流量計遭到雨水、日光的侵害。比如:外表銹蝕、表面老化,雨水進入流量計,影響計量的準確度;另外,流量計安裝時實際流動方向應與流量計殼體標明方向一致。 

      f)流量計選型也很重要,選型過小,長期的超負荷運行,流體的沖擊力會使流量計齒輪固定銷脫落或折斷,齒輪與軸咬死;一般情況下,流量計的最佳工作范圍為大流量的20%~80%;另外,流量計的量程受口徑制約,所以在選型時要考慮口徑大小以及今后發展需要。 

      g)流量計必須按產品操作要求定期加注潤滑油和甘油,以免長期不加潤滑油和甘油致使非正常加速流量計的精度修正器和出軸密封機構的磨損,并產生精度修正器的誤差偏離和出軸承密封機構功能過早失效的現象。 

      h)流體中混入氣體,在計量腔中壓縮,會增大計量誤差,流體在進入流量計前要盡量分離徹底(需要時在進流量計前加設除氣裝置解決)。 

             

             5.結束語 刮板流量計是一種較為經典的流量計,在工業動態計量中還在大量使用,所以正確了解其誤差特性以及影響因素,做好選型、使用和日常維護工作,減少人為錯誤,減少流量計的誤差使它能更好地發揮計量職能,服務于生產。

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      有關于刮板流量計在塔河油田計量中的應用
      2021-6-12 0:00:00

             1.引言刮板流量計在塔河油田使用以來,發揮了其精度高、重復性好、范圍度大,適用于高黏度流體的優勢,在塔河油田計量準確度方面取得了良好的效果。


             2.刮板流量計原理以及誤差計算

       2.1 工作原理 刮板流量計是一種容積式流量計量儀表,由轉子、刮板、內殼體和上蓋板、下蓋板組成計量腔。當被測流體進入流量計后,推動刮板并帶動轉子轉動,在流量計中心有一塊固定不動的凸輪,當轉子與刮板一起轉動時,由于刮板上面的磙子與凸輪接觸,所以刮板便產生伸縮的動作,并與殼體和轉子、上蓋等形成一個容積固定的計量腔體,流體不斷的經過計量腔體被送到流量計出口??梢娹D子旋轉一周就產生6次計量腔,所以轉子的轉速與被測流體量成正比,且轉子的轉速經密封聯軸器及傳動系統傳給計數器,直接指示出流經流量計的流體總量。工作原理如圖1所示。 設流量計轉子一周計量體積為V1/m3,一定時間內轉子轉動次數為N,則在該時間內流過的流體體積為: V=NV1 (1) 再設儀表的齒輪比為常數α,計量值由轉子傳遞至變速齒輪,變速齒輪比和儀表指針轉動刻度值所確定,若儀表指示值為I I=αN (2) 由式(1)和(2)可得在一定時間內通過儀表的流體體積與儀表指示值的關系

      2.2 誤差計算 設刮板流量計的測量誤差值為E,可由指示值和真值之差與指示值之比表示,則E可表示為: 將流體體積V與指示值I之間的關系式代入式(3),可得


             3.影響刮板流量計準確度的因素 由式(5)可見,理論上刮板流量計的測量誤差僅與流量計的幾何結構有關,而與流體性質和流量值無關,刮板流量計在計量過程中并不受流體黏度、密度、工藝壓力、工藝溫度等的影響。但在實際應用中發現,其準確度不但受工藝條件的影響,甚至振動、雜質等外界因素也會使計量結果出現一定的偏差,主要由以下原因造成的。 

      3.1 壓力損失 刮板流量計靠流體推動測量配件,因此壓力損失不可避免。當流體黏度較高時壓力損失更大。所以在選購時必須確定流體的黏度、壓力、溫度等一系列參數。 

      3.2 漏流 

                   a)流量計測量流體黏度相差較大(需對流量計重新標定方可使用),流量計必須具有一定間隙結構。 

                   b)流體溫度時常變化,流量計部件之間必須要預留尺寸間隙來滿足流量計部件熱脹冷縮的需要。 

                   c)流量計運動部件長期運行磨損以及流體里的雜質也會使間隙不斷增大。 

                   d)在塔河油田三號聯合站1臺外輸泵外輸壓力為0.6MPa,2臺外輸泵外輸壓力為1.57MPa,3臺外輸泵外輸壓力為2.8MPa。表1為原油外輸壓力與流量計前后壓差的對比。 若根據生產需要,要連續啟用3臺外輸泵,那么短時間運行壓力的突然增高會導致漏流量增大甚至這種附加的慣性力會損壞轉子。 基于以上幾點,漏流是刮板流量計無法克服的弱點。 

      3.3 壓力與溫度 

                   a)在生產過程中若操作人員突然開關閥門所產生的沖擊力可能超過工作壓力,會引起虛假讀數,影響流量準確度。 

                   b)溫度既會影響流量計的耐壓強度,又會影響測量精度。溫度升高,刮板流量計結構間隙減小會卡住運動配件。另外,溫度變化還會改變流體黏度,引起流量變化。表2是塔河油田三號聯合站外輸刮板流量計在使用過程中的典型數據。 

      3.4 振動 流量計超量程以及流體流速加快都會導致流量計振動,振動使流量計的測量流量有大的脈動,指示值也會有較大的波動,引起計量誤差。在實際應用中發現了部分流量計外殼和內部運動件有不同程度的裂縫,經過分析比較發現,裂縫產生的原因主要是振動(震動和裂縫可以在管路上加設金屬軟接頭解決)。 

      3.5 流體腐蝕性 流體腐蝕性是確定流量計材質的主要因素。刮板流量計采用鑄鋼、鑄鐵制造,耐蝕性不強。 


             4.減小和消除對刮板流量計準確度影響的因素 刮板流量計主要用于計量交接,所以在使用過程中,減小和消除各種因素的影響便成為保證刮板流量計準確度的關鍵。 

      a)漏流現象會帶來刮板流量計不可避免的誤差,所以在使用過程中要保證泵對流量計輸出流體的平穩;流體溫度控制在流量計設計要求的范圍之內;流體中顆粒雜質影響流量計正常運行,常造成卡死或磨損。流量計上游必須安裝過濾器,并定期清洗,濾網要按要求更換以免雜質對流量計的磨損甚至導致轉子、刮板卡死,內部的連接部件斷裂;對于刮板流量計的結構,建議在部件之間增加彈性、耐腐蝕的膠片,以滿足部件的熱脹冷縮,減小部件之間的磨損和間隙。

      b)流體的溫度和壓力共同制約流量計的誤差,溫度升高會影響流量計的耐壓程度,也會影響精度,溫度變化引起流體黏度的變化,流體流量也隨之變化,高黏度流體必須加熱后才能進入流量計計量,流體溫度保證在流量計要求的范圍之內。 

      c)在應用過程中,要避免管道振動、介質黏度偏大或流量計超量程所引起的流量計振動帶來的可以避免的誤差。 

      d)對于塔河油田高硫化氫的腐蝕環境,流量計材質需要進一步的改進。 

      e)建議將流量計安裝在室內,若要安裝在室外,則必須加保護措施,并且要考慮使用、讀數、檢修的方便;以免流量計遭到雨水、日光的侵害。比如:外表銹蝕、表面老化,雨水進入流量計,影響計量的準確度;另外,流量計安裝時實際流動方向應與流量計殼體標明方向一致。 

      f)流量計選型也很重要,選型過小,長期的超負荷運行,流體的沖擊力會使流量計齒輪固定銷脫落或折斷,齒輪與軸咬死;一般情況下,流量計的最佳工作范圍為大流量的20%~80%;另外,流量計的量程受口徑制約,所以在選型時要考慮口徑大小以及今后發展需要。 

      g)流量計必須按產品操作要求定期加注潤滑油和甘油,以免長期不加潤滑油和甘油致使非正常加速流量計的精度修正器和出軸密封機構的磨損,并產生精度修正器的誤差偏離和出軸承密封機構功能過早失效的現象。 

      h)流體中混入氣體,在計量腔中壓縮,會增大計量誤差,流體在進入流量計前要盡量分離徹底(需要時在進流量計前加設除氣裝置解決)。 

             

             5.結束語 刮板流量計是一種較為經典的流量計,在工業動態計量中還在大量使用,所以正確了解其誤差特性以及影響因素,做好選型、使用和日常維護工作,減少人為錯誤,減少流量計的誤差使它能更好地發揮計量職能,服務于生產。

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