金鼎仪表浅谈原油流量计的选型
时间：2013-07-10 阅读：1855
流量计是石油开采企业zui常用的仪表，在油田很多生产现场所使用的流量计选型不够合理，有的存在安装错误，造成计量误差过大，还有些不能满足生产或原油交接计量的需要。很多形式的流量计都能计量原油，但选择时仅靠经验和单纯考虑购置费进行选型，可能会失去选择仪表的机会。例如仪表的流量范围和实际流量不匹配，对测量要求不高的场所选用精度过高的仪表等等。由此可见正确选择和使用流量计并非易事。要正确和有效地选择原油流量计，必须考虑以下5个方面的因素，即性能要求、原油物性、安装要求、环境条件和费用。
二、流量计性能要求
选择流量计在性能要求上考虑的内容有：瞬时流量、累计流量、度、重复性、线性度、流量范围和范围度、压力损失、输出信号特性和响应时间等。不同测量目的，在流量计性能方面有不同选择。如原油贸易结算计量对度要求较高；连续测量过程控制通常要求良好的可靠性和重复性，有时还要求宽的范围度，对测量度要求应放在次要地位；油田生产现场不要求流量计有太高的精度，但对原油物性和工况有较好的适应性。
容积式流量计通常以机械或脉冲频率输出，直接得到累计流量，具有较高度，适用于计量总量，如需输出瞬时流量需配备相应的发讯装置。电磁流量计、超声波流量计等在原理上是以测量介质流速推导出流量，响应快，适用于过程控制（如泄露报警），通过积算后也可获得总流量。
在流量计选型时应考虑生产工艺所要求的测量度、生产现场流量的波动范围、在什么测量范围内保证度、生产或管理要求流量计的检定周期、是否要现场在线实液检定、流量计的压力等级、防爆等级等。
如既要计量总流量，又要应用在流量控制系统中，如流量计既作为原油交接计量口，又要考虑原油管线泄漏报警装置信号采集，流量计度的确定要在整个系统控制度要求下进行，因为整个系统不仅有流量检测的误差，还包含有信号传输、控制调节等环节的误差和各种影响因素，如操作执行环节往往有一定的误差，对测量仪表确定过高的度是不合理和不经济的。流量计规范确定的度等级是在一定流量范围内，如果在规定范围内使用，一般度有保证，超过规定的流量范围，实际度比标称值低，测定的流量低于流量计zui小测量值时有可能流量计不启动，通常流量计的使用范围应该在标称范围的30%～80%内使用。用于贸易结算要求较高度，一般应不低于于0.2级，还应考虑度的持久性和检定周期的关系，能否保证在整个检定周期内都合格。流量计的压力等级应高于工艺流程要求的压力等级一个数量级，如工艺流程为4MPa，选用的流量计一般应为6.4MPa。原油流量计都应当具备防爆功能，防爆等级应满足油气站、库设计规范和安全要求。
重复性在过程控制应用中是重要的指标，由流量计本身原理与制造质量所决定，但在实际应用中，流量计的重复性被许多因素如原油黏度、密度、周围电磁场干扰等因素影响，因此要求重复性好的场所，不应选择环境、介质和工况影响敏感的流量计。
选择流量计的通径应按被测管道使用的流量范围和被选流量计的上限流量和下限流量来选配，而不应简单地按管道通径选用。通常设计管道流体zui大流速是按经济流速来确定的。因为流速选择过低，管径粗投资大；流速过高则输送功率大，增加运行费用。大部分流量计上限流量的流速接近或略高于管道经济流速，因此流量计通径与管径相同的可能性较大，安装比较方便，如不相同也不应相差太多，一般相邻一档规格，采用变径管连接。
流量计范围度为上限流量和下限流量的比值，其值愈大流量范围愈宽。线性仪表有较大范围度，0.5级容积式流量计一般为10∶1；0.2级容积式流量计一般为5∶1；非线性仪表则较小，通常仅3∶1，流量计精度越高范围度越小，否则范围度大。在选用时应合理考虑两者的关系。
原油物性和输油工况方面的考虑
原油流量计的运行状况受到原油温度、输油压力、原油密度、原油黏度、流量大小等因素的影响。原油的物理性质随温度和压力的变化要发生一定变化。当原油以流量计进行计量时，由于温度、压力、黏度等因素的变化均会影响原油的体积。其中温度是流量计计量中影响zui大的一个参数。温度的改变会引起一系列参数的改变，它使原油的体积、密度、黏度以及流量计壳体与内部部件之间的间隙发生变化，因而导致漏流量的变化。如温度降低，原油中的石蜡和焦质物粘附在壳体内壁和部件上，这样就改变了流量计计量腔的体积，直接影响流量计的计量准确度。在原油计量时，容积式流量计是zui常使用的，它的计量原理，就是流量计壳体内有一个的计量腔，流量计通过记录原油充满计量腔的次数来计量所输送原油的体积量。由于流量计转子和计量室壁之间有一定的间隙，加上转子及计量室的加工误差，必然引起被测介质的泄露，但一般都在设计允许范围内，因此引起流量计的附加误差主要由流量、黏度、温度、压力以及运行时间等因素造成。
三、安装方面的考虑
不同原理的流量计对安装要求有很大不同。例如差压式、涡轮式流量计需要长的上游直管段，有些流量计则无此要求或要求较低。有些流量计需要考虑安装位置与介质流动方向、维护空间、安装方向等。流量计计量性能受安装状况的影响很大，流量计误差较大的原因，有一部分是安装不善造成的。安装方面考虑的因素有：流量计的安装方向、原油流动方向、上下游直管段、阀门位置、振动、电磁干扰和维护空间等。
有些流量计水平安装和垂直安装在计量性能上有差别，例如原油垂直向下流动带给流量计转动元件额外力，会显著影响性能，线性或重复性变坏。大部分流量计的安装方向生产厂商作出规定，应予遵守。安装方向还取决于原油的物性，如水平安装可能沉淀固体颗粒损害流量计轴承。有些流量计只能在某*动方向工作，错误安装成反向流动会损坏流量计。使用这类流量计还应注意在误操作条件下是否有可能产生反向流动，如有此可能就需要安装止回阀以保护流量计。能双向工作的流量计，正向和反向之间测量性能亦可能有些差异。
维护空间的重要性常被忽视。一般来说应能进入到流量计周围，易于维护，并能有更换整机的位置。
有些流量计（如科氏质量流量计）易受振动干扰，应考虑可靠支撑。流量计的管线上总是有控制阀。控制阀应装在流量计下游，以避免由阀门产生任何流速分布扰动和气穴，从而影响测量精度。
有些流量计可能需要安装保证仪表正常运行的附加防护设施。例如容积式和涡轮式流量计一般在其上游安装合适的过滤器、消气器。
四、环境条件方面的考虑
流量计选型过程中应考虑仪表的周围条件及其预期变化，包括环境温度、湿度、安全性和电气干扰等。仪表的电子部件和某些仪表流量检测部分会受环境温度变化影响。例如，流量计壳体尺寸变化，通过仪表壳体传热改变流体密度和黏度等；影响到显示仪表电子元件时，将降低测量性能。有时候采取转换显示部分和流量传感器分别装在不同场所，以保证电子元件免受温度影响。
高湿度会加速大气腐蚀和电解腐蚀并降低电气绝缘，低湿度容易产生静电。这些都会对流量计的电路部分产生影响，有时甚至造成故障。
五、经济因素
经济方面只考虑仪表的购置费是不全面的，还应考虑其他的费用，如附件购置费、安装费、维护和流量计检定费、运行费和备件费等。贸易结算计量还应比较计量误差造成的经济损失。
流量计运行费用主要是工作时能量消耗，包括电动仪表内部电气件的电力消耗，以及测量过程中推动流体通过仪表所消耗的能量，亦即克服流量计因测量产生压力损失的泵送能耗费。有些流量计采用干电池供电，电池消耗费用也是很可观的。泵送费用是一个隐蔽性费用，往往被忽视。例如差压式仪表差压装置产生的压差，有相当大阻力。电磁流量计和超声波流量计此项费用忽略。
流量计都应当执行周期检定，检定周期应按仪表实际应用频度确定，但不应超过检定规程的规定。检定费用占有流量计运行费用的较大比例。
维护费用为仪表安装投入使用后保持测量系统正常工作所需费用，主要包括维护劳务和备用件费。有运动零部件的仪表一般需要较多维护工作，如定期调换易磨损轴承、轴、转子、传动齿轮等。
选择流量计应综合考虑仪表性能、流体特性、安装条件、环境条件和经济五大因素，应仔细阅读生产厂家的选型样本，遇到不十分清楚原油物性、特别是黏温特性的现象，应请专门单位做一个原油全套化验，做出物性报告，并向流量计制造商或技术部门咨询各种流量计的适应性和物性变化对流量计性能的影响，选择出满足需要的流量计。