國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB17167—2006《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》已于2007年1月1日開(kāi)始實(shí)施。對(duì)于用能量超過(guò)限定值的用能量單位或設(shè)備，如尚未配備能源計(jì)量器具，則都應(yīng)加裝能源計(jì)量器具。對(duì)相應(yīng)的用能量單位或設(shè)備的能源計(jì)量器具的準(zhǔn)確度等級(jí)分別提出了具體要求[1]。目前，世界上不存在一種十全十美的流量?jī)x表，市場(chǎng)上大約有超過(guò)100種不同的流量?jī)x表，為此，用戶應(yīng)如何合理選擇*佳流量計(jì)，應(yīng)用于石油、冶金、電力等各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)首先了解流量?jī)x表的性能特點(diǎn)，再結(jié)合所應(yīng)用場(chǎng)合的工況條件，*終才能選擇性價(jià)比合適的產(chǎn)品[2]。
1流量?jī)x表的類型及選型標(biāo)準(zhǔn)
在眾多的流量?jī)x表中選擇*佳適應(yīng)工況的流量計(jì)，應(yīng)綜合考慮流量?jī)x表的類型、特點(diǎn)、環(huán)境影響因素及選型準(zhǔn)則。
1.1 流量?jī)x表的分類特點(diǎn)及工作原理
流量?jī)x表的分類方法很多，至今國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。表1列出了工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常用的幾類流量?jī)x表的類型及其主要性能特點(diǎn)[3-5]。
表1中幾類流量?jī)x表的工作原理如下：
(1)差壓式：根據(jù)流體通過(guò)管道中的流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓，與流體測(cè)量之間存在平方關(guān)系，經(jīng)過(guò)換算達(dá)到測(cè)量流量的目的;
(2)浮子式：浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來(lái)進(jìn)行測(cè)量;
(3)容積式：利用機(jī)械測(cè)量原件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)計(jì)量室逐次、重復(fù)地充滿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;
(4)渦輪式：流體作用下的渦輪葉輪受力旋轉(zhuǎn)，使檢測(cè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)換算成流體的流量;
(5)電磁式：導(dǎo)電性液體在垂直于磁場(chǎng)的非磁性測(cè)量管內(nèi)流動(dòng)，切割磁力線，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由電動(dòng)勢(shì)換算成流量;
(6)渦街式：利用流體會(huì)在管道中的阻流體兩側(cè)交替地分離釋放出規(guī)則的旋渦，旋渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速，由此可測(cè)量流體的流量;
(7)超聲式：測(cè)量原理分為時(shí)差法與多普勒法，時(shí)差法利用聲波在流體順流方向與逆流方向的傳播速度差與被測(cè)流體流速之關(guān)系求取流速;多普勒法是利用靜止點(diǎn)檢測(cè)從移動(dòng)源發(fā)射波產(chǎn)生多普勒頻移用來(lái)測(cè)量流量;
(8)科里奧利質(zhì)量式：利用流體在直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)處于一旋轉(zhuǎn)系中，產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力，根據(jù)此原理制成一種直接式質(zhì)量流量?jī)x表。
1.2 流量?jī)x表選型的關(guān)鍵影響因素
流量?jī)x表的選型對(duì)儀表能否成功使用往往起著很重要的作用，因此，選擇流量?jī)x表時(shí)應(yīng)結(jié)合多方面影響因素，揚(yáng)長(zhǎng)避短，選擇*合適的儀表。一般選型可以從六個(gè)方面影響因素進(jìn)行考慮[6-7]。
(1)滿足工藝對(duì)壓力損失的要求：核算經(jīng)過(guò)流量?jī)x表后的**壓力損失是否影響生產(chǎn);
(2)被測(cè)流體的特性：流體成分、密度、黏度、壓縮率及它們的變化情況，溫度、壓力、濕度及變化范圍;
(3)所選儀表的不確定度：應(yīng)根據(jù)計(jì)量的級(jí)別確定所選儀表的準(zhǔn)確度，以免造成浪費(fèi)，流量測(cè)量系統(tǒng)的檢測(cè)元件、一次儀表和顯示、記錄儀表之間的準(zhǔn)確度應(yīng)配合恰當(dāng);
(4)儀表能否滿足現(xiàn)場(chǎng)的安裝要求：要使流量計(jì)能準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，必須滿足所規(guī)定的直管段長(zhǎng)度，并考慮是否滿足耐溫、耐壓、抗振動(dòng)及**保護(hù)問(wèn)題等影響儀表安裝的因素;
(5)儀表使用后周圍環(huán)境條件等：應(yīng)考慮儀表的日常維修、更換是否方便，環(huán)境溫度、濕度和電磁干擾對(duì)儀表的影響及環(huán)境的**性能等;
(6)儀表投資的費(fèi)用：有時(shí)計(jì)量部門(mén)要求配置的儀表系統(tǒng)所需經(jīng)費(fèi)往往與實(shí)際所給的費(fèi)用有差距，這時(shí)只能根據(jù)經(jīng)費(fèi)選擇合適的儀表。
1.3 流量?jī)x表的選型準(zhǔn)則
分析確定出上述影響因素后，選擇某個(gè)具體類型的流量?jī)x表適合于現(xiàn)場(chǎng)工況，流量?jī)x表應(yīng)盡可能滿足如下幾點(diǎn)準(zhǔn)則[8-9]：
(1)流量?jī)x表的重復(fù)性要好;(2)流量測(cè)量系統(tǒng)的總準(zhǔn)確度要較高;(3)流量計(jì)本身有相當(dāng)強(qiáng)的流動(dòng)調(diào)整能力，要求較短的直管段，無(wú)需流動(dòng)調(diào)整器;(4)總的**壓力損失要小、耗能費(fèi)要少;(5)流量測(cè)量的量程比要較寬;(6)流量計(jì)本身有自清掃能力，可測(cè)量臟污流體，無(wú)需過(guò)濾器;(7)流量計(jì)本身耐受流體磨蝕能力要強(qiáng)，性能要長(zhǎng)期穩(wěn)定，可靠耐用;(8)流量計(jì)本身無(wú)可動(dòng)部件，檢定周期較長(zhǎng)，使用壽命較長(zhǎng);(9)流量計(jì)本身故障率要小，維護(hù)與修理費(fèi)用要少;(10)流量計(jì)的購(gòu)置費(fèi)與校準(zhǔn)費(fèi)要適中，安裝與運(yùn)行花費(fèi)要少。
2流量計(jì)的工程應(yīng)用
流量?jī)x表的選型是系統(tǒng)、科學(xué)的系統(tǒng)工程，通過(guò)分析流量?jī)x表的類型、工作原理、影響因素及選型標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況做出正確選型。
2.1 流量?jī)x表選型在陸地油田中的應(yīng)用
在油田現(xiàn)場(chǎng)，針對(duì)**各油田深井、超深井鉆井，為解決目前高密度加重材料浪費(fèi)的問(wèn)題，若回收利用80%后，每年至少可節(jié)約近9000萬(wàn)元以上加重材料的費(fèi)用。通過(guò)理論研究結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，得知要做到對(duì)加重材料“實(shí)時(shí)”回收，需根據(jù)鉆井液中不同粘度、不同密度性能的變化及離心機(jī)性能參數(shù)的改變，經(jīng)傳感器檢測(cè)后輸入控制系統(tǒng)，相應(yīng)給出離心機(jī)的工作轉(zhuǎn)速及處理量，通過(guò)計(jì)算機(jī)去控制，**達(dá)到設(shè)計(jì)要求，建立了控制系統(tǒng)流程，如圖1所示。
圖1中要實(shí)現(xiàn)加重材料“實(shí)時(shí)”回收流量測(cè)量是個(gè)必要因素，因此，應(yīng)如何對(duì)流量計(jì)正確選型，結(jié)合流量?jī)x表的測(cè)量特點(diǎn)及具體工況，分析各大流量?jī)x表的工作原理，具體步驟如下：
(1)從“實(shí)時(shí)”控制的高精度、可靠性要求分析，根據(jù)表1，可排除差壓式、浮子式、渦街式、超聲式;
(2)根據(jù)流體為高粘度鉆井液，而渦輪流量計(jì)粘度適用范圍小于80cp，因此排除渦輪流量計(jì);
(3)分析剩下的容積式、科里奧利式、電磁式三種流量計(jì)類型，從腐蝕特性分析，排除容積式，從壓力損失和腐蝕性特性排除科里奧利式;
(4)電磁流量計(jì)自身具有可測(cè)導(dǎo)電性、腐蝕性介質(zhì)的特性，確定選用電磁流量計(jì)作為測(cè)量導(dǎo)電性、腐蝕性鉆井液的流量測(cè)量?jī)x表，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)值。
2.2 流量?jī)x表選型在海洋平臺(tái)中的應(yīng)用
以已投產(chǎn)的樂(lè)東氣田為例，平臺(tái)分為工藝生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助工藝系統(tǒng)、公用系統(tǒng)三大部分，選擇合適的流量計(jì)應(yīng)用于不同系統(tǒng)的不同工況。以工藝生產(chǎn)系統(tǒng)中的凝析油處理系統(tǒng)流量計(jì)的選型為例，工況如圖1所示。
(1)介質(zhì)：凝析油;(2)管道：2”-GC-20103-02;(3)*大流量：2.5m3/h，正常流量：0.516m3/h;(4)粘度：0.88cp;(5)*大壓力：7400kPa，工作壓力：4700kPa～6700kPa;(6)溫度范圍：40℃～66℃。
針對(duì)上述工況參數(shù)，綜合分析步驟如下：
(1)從管道介質(zhì)出發(fā)，管道介質(zhì)為凝析油，此氣田且流入管道的流量特別少，從管道出來(lái)的凝析油直接進(jìn)入終端。首先從流量測(cè)量類型考慮，渦輪式、旋渦式、超聲式、熱式、科力質(zhì)量式根據(jù)測(cè)量物質(zhì)為小流量可以排除;
(2)從導(dǎo)電性考慮由于介質(zhì)為油，不具備導(dǎo)電性，因此排除電磁流量計(jì);
(3)差壓式、浮子式、容積式滿足上述需求，然后從直管段方面考慮，浮子式?jīng)]有前后直管段要求，在安裝空間上具有優(yōu)勢(shì)，在海洋平臺(tái)上****的場(chǎng)合，如在同等條件滿足的情況下，選擇小直管段要求的流量?jī)x表更具有實(shí)用性;
(4)從**度考慮可知，此種控制精度要求的精度在價(jià)位適當(dāng)情況下，可以考慮放寬精度的要求，由于浮子式價(jià)位*低，而容積式為價(jià)位*高的流量計(jì)，浮子式在同等要求的情況下滿足工況;
(5)結(jié)合浮子流量計(jì)自身適合小管徑、低流速的特點(diǎn)，因此在此選擇浮子流量計(jì)來(lái)滿足設(shè)計(jì)需要。
3 結(jié)語(yǔ)
隨著生產(chǎn)工藝復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度的提高，會(huì)對(duì)流量測(cè)量及控制提出更新、更高和更多的要求。應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況權(quán)衡利弊分類討論做出選擇，不要盲目地根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出判斷。
(1)流量?jī)x表的選用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，對(duì)于某一具體的應(yīng)用場(chǎng)所可以采用的儀表可能有幾種方案，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工作情況量體裁衣，選擇性能*佳的流量?jī)x表。
(2)選型不應(yīng)僅局限于標(biāo)準(zhǔn)化的儀表選型，思維應(yīng)具有**性，如目前非標(biāo)準(zhǔn)化的V錐流量計(jì)在很多方面具有其它流量計(jì)不具備的優(yōu)點(diǎn)，同樣在選型過(guò)程中值得商榷。
(3)流量?jī)x表的安裝位置和方向選擇應(yīng)給予充分重視，特定的儀表有特定的安裝要求，只有在儀表選擇正確、安裝位置正確、前后直管段長(zhǎng)度充足等情況的共同配合下，測(cè)量系統(tǒng)才能*終達(dá)到符合規(guī)定測(cè)量的準(zhǔn)確度。
公安機(jī)關(guān)備案號(hào)：
