摘要：智能(neng)型旋進旋(xuan)渦流量計(ji) 是大慶油(you)田常用的(de)計量流量(liang)的儀表。通(tong)過對流量(liang)計檢定過(guo)🔅程中産生(sheng)的誤差原(yuan)因及使用(yong)過程中出(chu)現的誤差(cha)進行分析(xi)，提出在油(you)田計量天(tian)然氣離線(xian)檢定過程(cheng)中的離線(xian)檢定和校(xiao)驗方法，使(shi)其誤差降(jiang)到最小，達(da)到準确計(ji)量的目的(de)🈲。
　　在油田伴(ban)生天然氣(qi)或幹氣流(liu)量計量中(zhong)，如果計量(liang)工藝在計(ji)量天然氣(qi)瞬時流量(liang)較小或流(liu)量波動幅(fu)度較大的(de)情況下，即(ji)選擇傳統(tong)的 孔闆流(liu)量計 測量(liang)就會違背(bei)或不符合(he)石油天然(ran)氣SY/T6143--2004标準。例(li)如:标準中(zhong)㊙️要求“管道(dao)内的流量(liang)應該不随(sui)時間變化(hua)或實際，上(shang)隻随💛時間(jian)有微⭐小的(de)變化”，對于(yu)采用法蘭(lan)取壓的孔(kong)闆流量計(ji)又要求“ReD≥12603'D”(Re爲(wei)雷諾數;β爲(wei)管道上孔(kong)闆流量計(ji)的直徑比(bi);D爲管道内(nei)徑)。一旦不(bu)符合這些(xie)條件📞，孔闆(pan)流量計測(ce)量準确性(xing)就會受到(dao)很大影響(xiang)"。
　　智能型旋(xuan)進旋渦流(liu)量計(以下(xia)簡稱流量(liang)計)是被廣(guang)泛運用🤞在(zai)油田計量(liang)天然氣工(gong)藝過程中(zhong)的速度式(shi)流量✍️檢測(ce)儀表，尤其(qi)是當工藝(yi)管徑小于(yu)或等于DN150mm時(shi)。流量計采(cai)用微功耗(hao)高新技術(shu)和先進的(de)微機技術(shu)，憑借結構(gou)緊湊、功能(neng)強以及和(he)成套孔闆(pan)裝置比成(cheng)本更加低(di)等優點，可(ke)廣泛适用(yong)于天然氣(qi)、水、石油等(deng)多類介質(zhi)的流量檢(jian)測，并實現(xian)了溫度、壓(ya)力和壓縮(suo)系數等動(dong)态參數的(de)在線自動(dong)補償。據此(ci)補償獲得(de)了在離線(xian)檢定過程(cheng)中壓力、溫(wen)度拟合動(dong)态參數變(bian)化的檢定(ding)方法，經檢(jian)索🌈此方法(fa)首次用于(yu)油田計量(liang)天然氣離(li)線檢定中(zhong)。着重對流(liu)量計在現(xian)場應用、離(li)線檢定和(he)校驗等要(yao)素進行簡(jian)要分析,并(bing)提出改進(jin)建議和建(jian)立相關企(qi)業标準。
1.流(liu)量計工作(zuo)原理、結構(gou)及特點
1.1工(gong)作原理
　　智(zhi)能型旋進(jin)漩渦流量(liang)計流量傳(chuan)感器的流(liu)通剖面✏️類(lei)似💋文丘利(li)🔴管的型線(xian)，在入口側(ce)安放一組(zu)螺旋型導(dao)流葉片。當(dang)流體進人(ren)流量傳感(gan)器時，導流(liu)葉片迫使(shi)流體産生(sheng)劇⭐烈的旋(xuan)渦流;當流(liu)體進入擴(kuo)散段時✉️，旋(xuan)渦流受到(dao)回流的作(zuo)用，開始作(zuo)二次旋轉(zhuan)，形成陀螺(luo)式的渦流(liu)進動現象(xiang)。該進動頻(pin)率與💁流量(liang)大小成正(zheng)比，不受流(liu)體🔞物理性(xing)，質和密度(du)的影響，檢(jian)測元件測(ce)得流體二(er)次旋轉進(jin)動頻率就(jiu)能在較寬(kuan)的流量範(fan)圍内獲得(de)良好的線(xian)性度。信号(hao)經前置放(fang)大器放大(da)、濾波、整形(xing)轉換爲與(yu)🌍流速成正(zheng)比的脈沖(chong)信号，然後(hou)再與溫度(du)、壓力等檢(jian)測信号一(yi)起被送往(wang)微處理器(qi)進行積算(suan)處理，在液(ye)晶顯🐇示屏(ping)上顯示出(chu)測量結果(guo)(瞬時流量(liang)、累積流量(liang)及溫度、壓(ya)力數據)。流(liu)量計由溫(wen)度和壓㊙️力(li)檢測模拟(ni)通道、流量(liang)📧傳感器通(tong)道以及微(wei)處理器單(dan)元組成，并(bing)配有外輸(shu)出🈲信号接(jie)口，輸🔞出各(ge)種信号。
　　當(dang)被計量介(jie)質沿着流(liu)動的流體(ti)進人流量(liang)傳感器人(ren)口🏃🏻時，螺旋(xuan)形葉片強(qiang)迫流體進(jin)人旋轉運(yun)動，于是在(zai)旋渦發✔️生(sheng)體中心産(chan)生旋渦流(liu)，旋渦流在(zai)文丘利管(guan)中旋進，到(dao)達㊙️收縮段(duan)突然節流(liu)使旋渦流(liu)加速。當旋(xuan)渦流進人(ren)擴散段後(hou)，因回流作(zuo)用強迫進(jin)行旋進式(shi)二次旋轉(zhuan)，此時旋渦(wo)流的旋轉(zhuan)頻率與介(jie)質流速成(cheng)正比，并爲(wei)線性。兩個(ge)壓電傳感(gan)器檢測的(de)微弱電荷(he)信号，同時(shi)經前置放(fang)大器放大(da)、濾波、整形(xing)後變成兩(liang)路頻率與(yu)流速成正(zheng)比的脈沖(chong)信号🚶，積算(suan)儀中的🎯處(chu)理電路對(dui)兩路的脈(mo)沖信号🈲進(jin)行比較與(yu)判别，剔🙇‍♀️除(chu)幹擾信号(hao)，而對正常(chang)的☂️流量信(xin)号進行計(ji)數處理👅。其(qi)工作原理(li)如圖1所示(shi)。

1.2組(zu)成結構
　　流(liu)量計由殼(ke)體、旋渦發(fa)生體、除旋(xuan)整流器、旋(xuan)渦檢測🈲組(zu)✂️件、壓力接(jie)口、信号輸(shu)出接口、溫(wen)度接口等(deng)組成（圖💚2）。

1.3特點(dian)
1)測量流量(liang)範圍較寬(kuan)，可有效工(gong)作在孔闆(pan)流量計無(wu)法✊準确🌈計(ji)量的小流(liu)量區域。
2)在(zai)工藝安裝(zhuang)中，較孔闆(pan)流量計可(ke)大大縮短(duan)儀表上、下(xia)遊🏒直管段(duan)。
3)流量信号(hao)既可就地(di)顯示，也可(ke)按需遠傳(chuan)。
4)體積小、重(zhong)量輕，便于(yu)離線标定(ding)。
5)無可動部(bu)件，對于一(yi)般的測量(liang)不存在儀(yi)表.的機械(xie)磨💘損。
6)實現(xian)機電一體(ti)化，日常的(de)計量不需(xu)要人工值(zhi)守。
2現場應(ying)用與檢驗(yan)
2.1現場應用(yong)
　　油田的各(ge)類站、庫天(tian)然氣計量(liang)大面積應(ying)用智能型(xing)流⁉️量計，以(yi)大慶油田(tian)部分使用(yong)的流量計(ji)爲例，并抽(chou)樣對🙇🏻幾年(nian)來檢📱定誤(wu)差進行對(dui)比(表1)。
　　通過(guo)對流量計(ji)的現場使(shi)用、跟蹤抽(chou)樣以及标(biao)校表👅明，流(liu)量計投用(yong)3年，誤差均(jun)在規定誤(wu)差範圍内(nei);流量計的(de)重複💃性較(jiao)好，使用性(xing)能穩定。
2.2離(li)線檢定校(xiao)驗.
　　當被測(ce)量介質爲(wei)氣體時，因(yin)其密度受(shou)壓力、溫度(du)影💛響較🐉大(da)，爲㊙️了能準(zhun)确計量氣(qi)體介質的(de)體積流量(liang)，對于油📧田(tian)生産中🏃‍♂️氣(qi)體的計量(liang)，必須同時(shi)跟蹤被測(ce)量🤩介質的(de)壓力和溫(wen)度，并将不(bu)同⁉️工況下(xia)的氣體流(liu)量💋轉換成(cheng)标準狀态(tai)(P=101.325kPa,T=293.15K)下的體積(ji)流量。流量(liang)計🐆雖然實(shi)現了溫度(du)、壓力和壓(ya)縮系數等(deng)動态參數(shu)的在線自(zi)動👣補償，但(dan)在流量計(ji)檢定過程(cheng)中僅限于(yu)對流量誤(wu)差進行标(biao)定，而沒有(you)對其壓力(li)和溫度檢(jian)測及其補(bu)償模塊進(jin)行動态變(bian)化拟和檢(jian)定與校驗(yan)。

式中:
Qn一标(biao)況下的體(ti)積流量，m'/h;
Pa一(yi)當地大氣(qi)壓力，kPa;
Pn一-标(biao)準狀态下(xia)的大氣壓(ya)力(101.325kPa);
Tn-标準狀(zhuang)态下的絕(jue)對溫度(293.15K);
T一(yi)被測流體(ti)的絕對溫(wen)度，K;
Zn-氣體在(zai)标況下的(de)壓縮系數(shu);
Z一氣體在(zai)工況下的(de)壓縮系數(shu);
P一流量計(ji)取壓孔測(ce)量的表壓(ya)，kPa;
Qv一-工況下(xia)的體積流(liu)量，m'/h。
　　通過對(dui)流量計統(tong)計應用分(fen)析證實，由(you)于受現場(chang)工♈況條件(jian)影㊙️響，流量(liang)計在使用(yong)過程中表(biao)内的溫度(du)、壓力檢🔞測(ce)模塊會出(chu)現檢測數(shu)據漂移。而(er)通常情況(kuang)下對于流(liu)量誤差的(de)檢定，無法(fa)對溫度、壓(ya)力檢測模(mo)塊.的數據(ju)漂移進行(hang)校準，因此(ci)應🌈對流量(liang)計的壓力(li)、溫㊙️度模塊(kuai)進行校準(zhun)，從而減小(xiao)由于壓力(li)♋、溫度精度(du)影響所導(dao)緻的🍓氣體(ti)流量計量(liang)誤差，降低(di)計量氣量(liang)的損失叫(jiao)。
3技術經濟(ji)效果評價(jia)
　　氣體計量(liang)儀表壓力(li)标定器設(she)計和使用(yong)，已填補了(le)大慶油🌐田(tian)📐氣體流量(liang)計離線檢(jian)定、校驗量(liang)值傳遞中(zhong)壓力補償(chang)檢定的空(kong)😍白;同時，配(pei)套應用精(jing)度高GDW-800型高(gao)低溫試驗(yan)裝置對溫(wen)度補償檢(jian)測與檢定(ding)"，從而減小(xiao)系統測量(liang)過程中由(you)于壓力和(he)💛溫度波動(dong)帶來的壓(ya)力、溫度參(can)數誤差和(he)系統🔞誤差(cha)，以及由此(ci)而産生的(de)計量效益(yi)損📐失。
1)根據(ju)氣體流量(liang)計數學模(mo)型對比初(chu)步評估計(ji)算，假設其(qi)他參數不(bu)變的情況(kuang)下，理論壓(ya)力誤差漂(piao)移千分之(zhi)三(即0.3%)，那麽(me)流量誤差(cha)将在0.9%左右(you)。以某廠年(nian)度外輸天(tian)然氣總量(liang)4.3x108m3/a爲例進行(hang)簡易理論(lun)計算，可減(jian)少誤差!氣(qi)量3.87x106m3/a,即每年(nian)可減少潛(qian)在的天然(ran)氣計量損(sun)失3.87x104m3/a,。按💚目前(qian)油田濕氣(qi)價格夏季(ji)👣(210天)爲0.3元/m',冬(dong)季(150天)爲0.9元(yuan)/m'計算⭐，年創(chuang)經濟效益(yi)可達212.9萬元(yuan)
2)根據氣體(ti)流量計數(shu)學模型對(dui)比初步評(ping)估計算，假(jia)設其🤞它參(can)數不變的(de)情況下，理(li)論溫度誤(wu)差漂移千(qian)分之一(即(ji)0.1%)，那麽流量(liang)誤差将在(zai)0.05%左右。溫度(du)誤差影響(xiang)産生的經(jing)濟效益如(ru)上所述.
4存(cun)在問題、注(zhu)意事項及(ji)數字化改(gai)進建議
4.1存(cun)在問題
1)根(gen)據計量現(xian)場的生産(chan)變化情況(kuang)，通過設置(zhi)截止頻率(lü)自行調整(zheng)♊流量計的(de)始動流量(liang)。但是，如果(guo)截止頻率(lü)設定太低(di)，流量計的(de)敏感程度(du)相應提高(gao),外界的一(yi)些微弱振(zhen)動或雜散(san)信号就有(you)可能導緻(zhi)流量計🌈在(zai)沒有被🔆測(ce)介質通過(guo)的情況下(xia)開始動作(zuo)，造成流🔞量(liang)的多計現(xian)象;如果截(jie)止頻率設(she)置太高，流(liu)量計的始(shi)動流量相(xiang)應增大，可(ke)能造成流(liu)量的漏記(ji)現象。
2)對噪(zao)聲或震動(dong)等幹擾信(xin)号較爲敏(min)感。如果在(zai)流量🏃🏻‍♂️計測(ce)量上遊有(you)明顯的噪(zao)聲、擾動(由(you)流向改變(bian)或節流引(yin)起的🔱嘯叫(jiao)或機械震(zhen)動)或在靠(kao)近流量計(ji).的附近有(you)較強的磁(ci)場，那麽流(liu)量計的運(yun)行将受到(dao)一定🈲程度(du)的影響。
3)沒(mei)有測量參(can)數的曆史(shi)記錄。由于(yu)流量測量(liang).是工藝控(kong)制、成本考(kao)⚽核等的重(zhong)要依據，有(you)時就要對(dui)不同曆史(shi)時期的測(ce)量數據進(jin)行對比分(fen)析，需要調(diao)用溫度🌈、瞬(shun)時(累積)流(liu)量、壓力的(de)曆史記☎️錄(lu);所以，如果(guo)不采取人(ren)工定期錄(lu)取，就無法(fa)獲得所需(xu)資料。
4.2注意(yi)事項
1)室内(nei)外安裝時(shi)，流量計應(ying)有以防積(ji)液、日曬、雨(yu)水浸透和(he)⭐寒區保溫(wen)及區域差(cha)别等措施(shi)，安裝流量(liang)計前🈲應清(qing)🌈理管道内(nei)各種雜物(wu)🈚，從而保證(zheng)流量計使(shi)用壽命。
2)流(liu)量計安裝(zhuang)周圍不能(neng)有強烈的(de)機械振動(dong)或強的外(wai)磁場幹擾(rao)，應遠離流(liu)态幹擾元(yuan)件(彎頭、彙(hui)管、調壓🏃🏻閥(fa)、壓🏃‍♀️縮機、大(da)小頭等)，保(bao)持流量計(ji)内壁光滑(hua)平直及👨‍❤️‍👨前(qian)後直管段(duan)同心，保證(zheng)🏃🏻‍♂️被測介質(zhi)爲潔淨的(de)單相流體(ti)等。
3)應定期(qi)對流量計(ji)進行标校(xiao)，以保證流(liu)量計長期(qi)工作🌈的準(zhun)🐇确性、可靠(kao)性(避免意(yi)外停運和(he)數據丢失(shi))。
4)對于同規(gui)格的流量(liang)計，其旋渦(wo)導流體、發(fa)生體等核(he)心組🔆件不(bu)能互換，因(yin)清理表内(nei)各種雜物(wu)後檢定不(bu)合格，或更(geng)換傳感器(qi)等器件後(hou)都必須對(dui)其溫度及(ji)壓力補償(chang)傳感器進(jin)行系統校(xiao)正并重新(xin)标定儀表(biao)計量系數(shu)。
5)流量計應(ying)可靠接地(di)，但不能與(yu)強電系統(tong)共地以及(ji)傳輸信号(hao)屏蔽，投運(yun)時應緩慢(man)開關儀表(biao)閥防止瞬(shun)間氣流沖(chong)擊而損壞(huai)流量計。
4.3改(gai)進建議
1)建(jian)議流量計(ji)在出廠時(shi)完善對壓(ya)力、溫度補(bu)償模塊的(de)🙇‍♀️功能，增設(she)壓力、溫度(du)補償模塊(kuai)動态檢測(ce)、測量輸出(chu)端口。
2)建議(yi)智能表頭(tou)增設外接(jie)數據檢測(ce)口、RS-485通訊口(kou)等，可直♌接(jie)🌈對流量計(ji)進行現場(chang)數據調校(xiao)，并具有自(zi)診斷✔️功能(neng)和遠端地(di)🛀🏻址查💔詢，以(yi)♻️及适應數(shu)字化油田(tian)對流量計(ji)的特殊功(gong)能要求。
5結(jie)束語
　　在對(dui)流量計進(jin)行定期離(li)線标定與(yu)校驗時，對(dui)流體壓力(li)☔和溫度參(can)數變化所(suo)引起的測(ce)量誤差進(jin)行判定;在(zai)貿易或交(jiao)接計💛量時(shi)，可減少上(shang)述原因引(yin)起的誤差(cha)所導緻的(de)效益損🏒失(shi)和量差糾(jiu)紛🔞，使其更(geng)具有實用(yong)性、合規性(xing)并符⭐合企(qi)業間利益(yi)。

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