流量仪表在石油行业中的合理选型和应用

总结仪表选型步骤。研究结果显示流量仪表在石油行业的合理选型，有利于资金投入的节约、工作效率以及测量精度的提升，对于应用实践工作具有较强的指导意义。

关键词： 流量仪表；石油；选型；应用

中图分类号：TH814 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）13-0061-03

0 引言

现阶段用于过程自动化的装置及仪表主要有四大类，自动化仪表就属于其中之一，不仅如此，自动化仪表凭借其多方面的功能作用、精准的计量结果、能源节约及安全性等优势，在石油行业及其他化工行业中得到了广泛的应用。由于受到不同测量结构、测量原理及测量方式特性的影响，在进行流量测量工作时需要根据不同实际情况选择相应的测量方法。伴随着工业生产的飞速发展，对于流量测量的范围及准确性要求也愈加严苛，当下用于流量测量的计量方式已经高达一百余种，然而还未研发出能够适用于任何流体、任何应用条件、任何流体状态、任何量程的流量仪表。因此，为了能够快速、精准的测量出生产所形成的流量，需要结合检测环境慎重选择流量仪表，由此可见针对流量仪表在石油行业中的合理选型和应用进行深入的研究至关重要。

1 流量仪表的常用种类特征及工作原理

1.1 涡街流量计

工作原理：涡街流量计主要是借助流体在管道阻流体两边交替分离而释放出的规则漩涡，并进一步通过漩涡分离时所产生的频率与管道内流量的流速形成正比，从而有效测量出管道内流体的流量。涡街流量计的研发与应用相对较晚，但却呈现出惊人的发展速度，现已成为应用最广泛的流量测量仪。

该流量计在应用过程中，由于流体方向、管径等因素均会发生变化，进而引发涡流、流场畸变等，进而影响到传感器的电极测量精度。为了最大限度降低这类不利因素影响，可通过设置合理参数予以避免，常见参数设定如表1所示，其中D为管道通径，而L则代表传感器与阀门等部件间的距离。

1.2 浮子流量计

转子流量计是浮子流量计的另一个专业名称，该类流量计主要是通过流体的动力作用，致使仪器浮子能够在垂直的锥形管环境下保持一定的稳定性，并且能随管内流体的流量变化而发生变化，在此过程中管内流量的变化与浮子的位移形成正比关系。由此说明，浮子的位移变化情况能够代表流量变化。由于浮子流量计具有较广的应用范围，并且对于测量环境的要求不高，因此常被应用于环境较为恶劣、复杂且不同介质条件下的测量过程及工艺流程中，浮子流量计的功能作用在流量较小的测量环境下比较显著。

1.3 差压式流量仪表

在诸多流量仪表之中，应用最为广泛的当属差压式流量仪表，据相关统计显示，现阶段各个领域所选用的流量仪表中，差压式流量仪表占据了总数的60%至70%。该仪表设备主要由差压计、列流装置和导压管组合而成，对绝大多数液体和气体介质的测量较为精准，但不适用于易结垢、粘度大、易结晶、易腐蚀等介质的测量。差压式流量仪表的优势主要有：内部结构牢固可靠，不易损坏，因而具有较长的使用寿命。另一方面，由于运用规模化生产方式生产该类仪表，因而能够有效降低投资成本。最后由于差压式流量仪表的结构较为简单，所以组装过程便捷。

1.4 容积式流量计

定排量流量计是容积式流量计的另一个专业名称，属于所有仪表中测量精准度最高的流量测量仪表。该仪表的运行主要是通过运用仪表中的测量配件对流体进行连续的分割，从而使流体形成独立的个体，并运用测量室对独立流体进行连续的排放和充满动作有效测量出该流体的整体体积。按照不同元件对容积式流量计进行分类可以划分为膜式气量计、液封转式流量计、圆盘流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、椭圆齿轮流量计等等。

1.5 超生式流量仪表

超生式流量仪表的主要工作原理有两种，一种是多普勒法一种是时差法。选用多普勒法进行流量测量时，是根据在静止点对移动源发射波所形成的多普勒频，对流量进行测量。而选用时差法测量时，则是通过获取超声波在流体中的逆流方向和顺流方向之间的传播速度差，并求得该速度差与被测量流体流速之间的关系，从而得出该流体测量结果。

2 流量仪表的造型原则及影响因素

在应用流量仪表之前，根据实际情况选择相应的流量仪表能达到事半功倍的效果，然而在此过程中往往会受到检测环境、流量仪表种类、仪表质量以及被检测对象的复杂程度的影响，增加了仪表选择的难度性。不同种类的流量仪表都具有其自身特性，充分掌握各个种类的仪表特点，便于在实际应用中选择正确、适宜的仪表，提高计量工作的效率和质量。具体来说，应当从以下几个方面展开思考：

①根据计量对象的实际情况选择相应的流量仪表，避免造成资源浪费。

②在选择流量仪表过程中，需要考虑计量环境是否适于仪表的后期维修养护活动，以及是否存在电磁干扰、环境温度、环境湿度等一系列安全性影响因素。

③现场环境是否能够满足流量仪器的安装要求，是否能够实现流量仪器的正常运转，是否能够达到直管道长度的规定，最后还需要全面考虑现场环境是否满足抗振动、耐温、耐压等各项安全性要素。

④流量仪表的制造工艺是否能够满足正常的压力损失要求，流体在通过流量仪表的核算之后是否会对其永久压力损失造成生产上的不良影响。

⑤通常情况下，企业相关部门所投入的仪表设备购置资金与实际仪表存在一定出入，此时需要结合企业实际选择性价比最高的计量仪表。

⑥深入分析被测流体的压缩率、密度、成分、黏度以及其湿度、温度、压力变化情况等。

需注意的是，在对仪表主板、电源板等进行更换时，应对仪表的有关参数进行重新界定，通常情况下可按照以下公式来进行计算：

U=K×4BP/d

其中K为修正系数，可通过查询得出。P为流体压强，d为流量计管径，B为流体压缩率，U即为所得校验值。

在实际使用过程中，若流量计的显示值与按照上述计算所得校验值存在较大差距，则应考虑其是否出现稳压块故障或其他部件短路现象，并通过对可能故障点予以排查来解决。

3 流量仪表在石油行业中的应用实例

根据实际需要选择流量仪表是一项科学性、系统性的工程，在此过程中，根据对不同仪表的类型、运行原理、影响因素以及仪表的选择标准等一系列因素，充分结合施工现场环境，选择最契合的流量仪表设备。

3.1 陆地油田施工中流量仪表的选型及应用

对于石油行业来讲，其陆地油田的开采工作中需要应用流量仪表，以实现有效降低加重材料浪费的目的。实践数据显示，倘若能够使加重材料充分回收并重新投入使用，假若回收利用率为80%，那么每年在加重材料方面所投入的资金将下降5%左右。通过对相关理论进行深入研究并进行相应实验证实，若要真正实现加重材料的回收利用，必须根据陆地油田钻进液中的黏度差异性、密度差异性的变化情况，以及离心机性能的相关参数变化情况，并通过运用流量仪表中的传感器进行检测后输入控制系统，相应系统再根据检测结果提供离心力的处理量及工作转速，最后运用计算机技术予以严格的控制，使检测精准度达到设计要求，具体控制系统运行流程参见图1。

从以上控制系统的运行流程图中可以看出，要达到即时回收加重材料的要求，首先需要考虑流体的流量测量问题，所以，针对如何选择适用流量仪表，并根据场地实际情况和不同流量仪表的测量特征，对各种大型流量仪表的工作运行原理进行分析，具体而言分为以下几个步骤：

①由于科里奥利式流量仪表不能满足现场抗腐蚀性和压力损失的要求，因而不能被应用于该环境下的流量测量工作；

②从即时控制的可靠性和高精准度等方面要求考虑，可以排除浮子流量计、涡街流量计以及差压式流量计；

③凭借其自身抗腐蚀性、导电性特征，电磁流量计以其诸多优势被应用于陆地油田钻进液的流量测量工作中。

3.2 海洋钻井平台中流量仪表的选型和应用

本文选择以某投产气田为实例，该海洋钻井平台主要划分为公用系统、工艺生产系统、辅助工艺系统等三大区块，在此过程中需要根据不同区块的实际工作需要以及实地工作环境选择相应的流量仪表。本实例以工艺生产系统区块当中针对凝析油的流量测量选择流量仪表，详细工作流程如图1所示。其中具体参数为：①媒介物：凝析油；②管道：2”-GC-20103—02；③粘度：0.89cp；④温度范围：42℃-65℃；⑤设计最大压力为：7411KPa，实际工作压力为：7411KPa-6690KPa；⑥设计最高流量为：2.6立方/每小时，常规流量：0.521立方/小时。

根据上述各项参数，针对流量仪表的选择分析具体如下：

①综合考虑下，容积式、差压式、浮子式流量仪表均能够满足海洋钻井平台的实际工作需要，然而从直管段层面分析，这以上三种流量仪表中，浮子式流量仪表以其安装空间方面的优势能够满足海洋平台的需求，在海洋环境下，选择直管段相对较小的流量仪表更具有实用价值。

②由于案例中流量测量的主要对象是石油，而石油又不具备导电性，因此电磁流量计不适于海洋平台使用。

③针对管道介质来考虑，由于此案例中所采用到管道介质为凝析油，而根据凝析油的工作性质来讲，其能够直接流进管道的流量微乎甚微，主要是通过管道直接流入终端。针对此情况，综合考虑超声式、涡轮式、科力奥利质量式、涡街式，由于以上几种流量仪表均适用于小流量测量，因此可以排除。

④针对流量测量仪的精确度方面来考虑，在有效控制设备投资成本的前提条件下，可以适量放松对流量测量仪的精确度要求，在此方面，将容积式流量测量仪与浮子式流量测量仪的设备价格相比较，浮子流量测量仪以其较低的价位胜出。

根据以上分析可见，浮子流量仪表以其合理的价位、适度的管径大小以及流速等优势胜出于其他类型流量仪表，适合应用于海洋石油平台流量监测工作中。

4 结束语

通过以上介绍、探讨和举例分析可以看出，根据实际生产情况以及各项检测指标正确选择流量仪表的过程具有较强的技术性、责任性和实用性，要全面落实该项工作并确保工作正确无误，首先，要透彻、深入的了解不同种类流量仪表的工作原理，重点关注不同仪表生产厂家的产品动态信息（主要包括该产品的质量、稳定性、可靠性等）。其次，在进行实际流量测量工作时，还需要充分掌握测量环境、测量对象的物化性质以及测量仪表的能力，根据实际情况采取有针对性的应对措施。需要注意的是，石油行业在选择和应用流量仪表过程中还需要考虑仪表的实用性因素。

参考文献：

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