淺析渦輪流量計地面計量技術(shù)

房余凱

摘要：渦輪流量計在石油行業(yè)的運用非常多，傳統(tǒng)的計量方法已經(jīng)不能滿足對石油油氣的計量，并且渦輪流量計的特點非常多包含：重復(fù)性好，適應(yīng)強度大，而且擁有智能的控制儀表，是測量液體流量的最佳方法之一。

關(guān)鍵詞：渦輪流量計;測量原理;計量技術(shù)

計量油氣的產(chǎn)量在石油產(chǎn)業(yè)中運用非常廣泛，目前我國的石油資源逐漸減少，價格也在不斷的增高，所以對石油的液體計量技術(shù)也在不斷提高，傳統(tǒng)的計量方法已經(jīng)沒有辦法滿足現(xiàn)在的形式需求，渦輪流量計經(jīng)過不斷的設(shè)計和研發(fā)具有很多的優(yōu)點，主要包含：質(zhì)地輕巧、精度高、可操作性強、方便安裝等特點，經(jīng)常用于不銹鋼管道，并且沒有腐蝕作用。如果和其他設(shè)備共同使用，還能實現(xiàn)計量控制，超量報警的作用，是最理想化的計量儀表。

1 流量計量的原理

渦輪流量計的工作原理主要是根據(jù)葉輪在液體中所承受的平均速度來計算的，這種裝置主要是由渦輪流量傳感器和顯示儀表所構(gòu)成，通常情況下是通過安裝在石油管道外部的檢測裝置來計量葉輪轉(zhuǎn)速。

途徑管道變速器的液體流量計算公式為：

在上述公式中：q代表著途徑變速器的流體計量，L/s;

f是表示儀表信號頻率，次/s;

k表示常數(shù)，也可以稱為儀表系數(shù)，次/L。

通過上述的公式可以發(fā)現(xiàn)，常數(shù)k也就是儀表系數(shù)的值可以計算成儀表的信號頻率f和途徑變速器的流體計量比，所以也就證明了儀表信號頻率的流量計需要依靠儀表系數(shù)這個特性常數(shù)，通過常數(shù)的計算可以幫助我們更好的了解儀表的工作特性，并且對流量儀表的定期檢查也有很重要的意義。

2 系數(shù)的確定

流量計主要安裝位置是在油氣排放處，通過在出口處和分離器的數(shù)據(jù)控制箱進行連接，利用石油流體對渦輪產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，進而在儀表盤上顯示具體的數(shù)值，在通過數(shù)據(jù)線傳給總線電纜，形成數(shù)據(jù)分析。但是影響渦輪旋轉(zhuǎn)的因素非常多，主要包含：溫度、液體的密度和粘度，所以在進行計量時應(yīng)該矯正和檢驗。

2.1?系統(tǒng)溫度的有效性判定

在整個系統(tǒng)評定中石油液體的密度是溫度t的函數(shù)，在特定的溫度范圍內(nèi)需要利用公式來表示具體的關(guān)系，當(dāng)然也可以用回歸法來表示，比如，通過這個關(guān)系式可以得到很好的計算效果，如果想要知道溫度有效性具體的適用范圍，需要通過長期的校驗來實現(xiàn)，當(dāng)然這個具體的工作內(nèi)容可以通過實驗室來完成。

2.2?系數(shù)k的確定

想要進行系數(shù)k的確定，首先需要在渦輪上進行系數(shù)標(biāo)記，為k1，接下來把流體重量設(shè)定為，然后啟動整個流量系統(tǒng)，把通過系統(tǒng)的流體進行稱重，把值設(shè)定為，那么系數(shù)k的計算公式為：

然后在通過反計算的形式，來進行比對，查看數(shù)值是否會出現(xiàn)誤差。

當(dāng)然如果想要確定系數(shù)k需要的流體重量要大于1t，就能夠減少其他外在因素對計算數(shù)值的影響，所以當(dāng)流體重量比較少，所出現(xiàn)的誤差可能會比較大，其具體的原因就是流體在計量時系統(tǒng)中的電磁閥沒有及時關(guān)閉才造成的。

2.3漩渦流動

漩渦流動會對渦輪流量計的受力情況產(chǎn)生影響，進而影響在儀表的準(zhǔn)確度，通過其數(shù)據(jù)的影響檢測結(jié)果可以看出，漩渦流動和輸油管道長度的關(guān)系非常大，管道越長對漩渦流動越小，當(dāng)渦輪流量計離漩渦流動的位置越近所造成的精度越差，所以在安裝渦輪流量計時可以加長管道長度來減少渦輪流量計的誤差。

2.4粘度對渦輪流量計的影響

測定流體的粘度與標(biāo)定流體粘度如果出現(xiàn)不同，那么就會對渦輪流量計造成影響，當(dāng)測定流體粘度沒有變化時，渦輪流量計的特性會發(fā)生比較大的影響。測定流體粘度會影響流體進入渦輪流量計的初始速度，從而影響渦輪流量計的準(zhǔn)確度。

3 修正對渦輪流量計影響的方法

渦輪流量計在實際的使用過程中往往會遇到很多外在因素的影響，并且與上游管道的使用狀況有關(guān)，整個系統(tǒng)中對渦輪流量計的使用都有影響。

3.1漩渦流動的修正方法

渦輪流量計的特性曲線必須保持良好的線性關(guān)系，途徑渦輪流量計的流體必須是完全通過的流體，管道中的測定流體流速對于消除渦流和脈動流的影響。為了確保途徑渦輪流量計的流體充分通過，需要在渦輪流量計的上游和下游區(qū)域留出相當(dāng)長的長度，以使流體形成一種充分發(fā)展的流程。但是，由于安裝條件的限制，通常難以形成流體充分發(fā)展的流量模式，這會影響渦輪流量計的性能。研究人員在兩個方面進行了大量研究，以消除或抵消這種影響。一方面，研究了渦輪流動設(shè)備的各個上游所需管道的實際長度，所以在進行安裝時應(yīng)該加長管道的長度來減少漩渦流動因素對渦輪流量計的誤差影響。

3.2粘度影響消除與修正

針對影響流體粘度對渦輪流量測量性能的影響，修正的方法可以分為兩類：一類專注于研究現(xiàn)有的渦輪流量計并通過實驗，結(jié)合理論推導(dǎo)得到粘度校正曲線，得到不同液體粘度時的體積流量轉(zhuǎn)換關(guān)系，稱為軟件補償法;另一種側(cè)重于渦輪流量計的設(shè)計，盡可能消除了粘度的影響，以避免由于校準(zhǔn)液和工作液的粘度不同而引起的誤差，這被稱為硬件補償法。

粘度校正算法的共同點是，應(yīng)事先知道被測流體的粘度。但是，通常很難直接測量流體的粘度。通常流體的溫度是實時測量的，并且通過粘度和溫度之間的關(guān)系來轉(zhuǎn)換粘度的大小。由于溫度對粘度的影響很大，溫度測量和粘度計算的準(zhǔn)確性會影響渦輪流量計粘度補償?shù)臏?zhǔn)確性，這也導(dǎo)致軟件補償方法的準(zhǔn)確性普遍不高。

被測流體的粘度影響渦輪機流動性能的機理如下：改變被測流體的粘度會導(dǎo)致儀表數(shù)值發(fā)生變化，這會導(dǎo)致渦輪導(dǎo)流葉片入口速度曲線的這種變化，將影響渦輪流量計的性能發(fā)生變化，進而影響儀表常數(shù)。因此，優(yōu)化渦輪機流動層內(nèi)壁上的葉輪前部形狀并減小特定流體粘度而引起的流速分布變化是降低渦輪流量計靈敏度的重要研究指南，從硬件角度測量流體粘度的變化。

結(jié)論

通過以上內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)渦輪流量計非常適用于石油行業(yè)的液體計量，渦輪流量計不僅在運行費用比較節(jié)省，而且還擁有安全系數(shù)高，能夠很好的掌握技術(shù)性能，安裝非常方便等特點。通過長時間的研發(fā)和設(shè)計，渦輪流量計不僅在石油行業(yè)適用比較廣泛，而且在其他行業(yè)也正在投入使用。

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