差壓變送器在海洋石油火炬氣管道中的應(yīng)用

上海上自?xún)x公司通過(guò)在海洋石油某處理廠的火炬氣管道中流量計(jì)選用的應(yīng)用實(shí)例，研究了流量測(cè)量?jī)x表的工作原理及特性，探討了流量計(jì)的選擇、安裝、為油田生產(chǎn)提供基于高精度計(jì)量?jī)x表的解決方案。這種新型流量測(cè)量?jī)x表在獲得精que測(cè)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，使傳感器的計(jì)量特性長(zhǎng)期穩(wěn)定，大大減少油田護(hù)量。

流量計(jì)是測(cè)量流量的儀器，通常由主裝置和副裝置組成。主裝置指產(chǎn)生流量信號(hào)的裝置 ；副裝置指接受來(lái)自主裝置的信號(hào)并顯示、記錄、轉(zhuǎn)換或傳送流量值的設(shè)備。流量計(jì)可以指示和記錄某種流體的瞬間流量值、累積流量值，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)累計(jì)流體的總量，也可以測(cè)量流體的體積或質(zhì)量。

流量通過(guò)體積稱(chēng)為體積流量，用符號(hào) Q 表示 ；如果管道或設(shè)備某橫截處的面積為 A，該處流體的平均流速為 v，則有 ：Q= v/A。

1 流量計(jì)的工作原理及特性

油田中常用的流量大致分為速度式流量計(jì)、容積式流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)。

（1）通過(guò)各種物理現(xiàn)象直接測(cè)量封閉管道中全管流的液體流速，并且進(jìn)一步計(jì)算出流速的流量計(jì)是速度流量計(jì)。主要包括透平流量計(jì)、旋渦流量計(jì)、等。其特點(diǎn)為精度高（可達(dá) 0.5 級(jí)），量程范圍大，可遠(yuǎn)距離傳輸流量信號(hào)，并可與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集中管理。

（2）使用機(jī)械測(cè)量元件連續(xù)分配流入單個(gè)體積部分的液體，以計(jì)量液體總體積的流量計(jì)被稱(chēng)為液體體積流量計(jì)。包括橢圓型齒輪聯(lián)軸流量計(jì)、羅茨流流量計(jì)等。其特征為精度可達(dá) 0.2 級(jí)，粘度越低泄漏量越大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造精度要求高。

（3）用于計(jì)量流過(guò)某一橫截面的流體質(zhì)量或總量的稱(chēng)為質(zhì)量流量計(jì)，石油用質(zhì)量流量計(jì)為液體流量計(jì)，主要為科里奧利力式質(zhì)量流量計(jì)。其特點(diǎn)是適介質(zhì)面，能夠直接得到質(zhì)量流量信號(hào)，還可直接測(cè)量流體的溫度和密度，是一種智能化的流量測(cè)控儀表。

2 流量計(jì)的選型、安裝、使用及維護(hù)

2.1 流量計(jì)的選用原則

流量計(jì)的選用主要參考流量范圍（L/h）、溫度（℃）、壓力（MPa）、口徑（mm）、黏度（mPa·s）、計(jì)量精度、腐蝕性、周?chē)ぷ鳝h(huán)境、計(jì)算器

2.2 流量計(jì)的安裝

任何類(lèi)型的流量計(jì)都有一定的安裝要求，只有正確安裝才能使流量計(jì)正常、準(zhǔn)確地運(yùn)行。流量計(jì)的安裝應(yīng)按產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)的要求，結(jié)合安裝現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)合適的方式進(jìn)行。

2.3 流量計(jì)的使用與維護(hù)

只有當(dāng)流量計(jì)正確使用并及時(shí)的維護(hù)時(shí)，流量計(jì)才能以規(guī)定的精度運(yùn)行。

（1）使用流量計(jì)時(shí)應(yīng)按照規(guī)定的流量范圍、工作壓力和工作溫度，不得隨意超出范圍以確保測(cè)量精度及使用壽命。

（2）對(duì)于運(yùn)行中的流量計(jì)，應(yīng)按時(shí)巡檢，并記錄有關(guān)運(yùn)行參數(shù)，如溫度、濕度、壓力、噪聲及有無(wú)滲漏等。

（3）長(zhǎng)時(shí)間不用的流量計(jì)應(yīng)將殼內(nèi)殘留的流體泄放掉，根據(jù)需要涂防腐劑。

（4）對(duì)于一些guojia特定的流量計(jì)量?jī)x表，按規(guī)定按期強(qiáng)制標(biāo)定。

3 新型流量計(jì)應(yīng)用實(shí)例

本節(jié)介紹一種新型流量測(cè)量?jī)x表及整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的選型、安裝、使用、檢定、維護(hù)等完整過(guò)程。

3.1 應(yīng)用背景

在海洋石油某油氣處理廠，介質(zhì)名稱(chēng)：火炬氣，流量：10~35 000 m3/h，介質(zhì)溫度：0~70 ℃，管道直徑：10"（250 mm），輸出類(lèi)型 ：4~20 m：220 VAC。

3.2 流量計(jì)選型

在對(duì)此種工況條件安裝，選用型號(hào)為 BTB 系列高穩(wěn)定、高重復(fù)性，溫度、壓力一體化傳感器。測(cè)量介質(zhì)流動(dòng)差，因介質(zhì)所需測(cè)量量程比大，同一臺(tái)差壓量程計(jì)量不能滿(mǎn)足要求，所以需接兩臺(tái)差壓變送器設(shè)置不同的差壓量程，儀表能自動(dòng)識(shí)別差變，保證測(cè)量。同時(shí)利用壓力、溫度測(cè)點(diǎn)做補(bǔ)償，計(jì)算出流量出介質(zhì)的標(biāo)況體積流量，測(cè)量精度能夠達(dá)到1.0% 級(jí) FS。

該流量計(jì)采用皮托管原理，用傳感器取管道內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)差壓 ；安裝方式采用球閥連接垂直向下插入管道，能夠防止介質(zhì)中的雜質(zhì)、水等進(jìn)入傳感器影對(duì)直管段不足的情況下采用模擬現(xiàn)場(chǎng)管段情況下進(jìn)行檢定，保證測(cè)量精度。

3.3 測(cè)量系統(tǒng)組成及各部件功能

本流量測(cè)量系統(tǒng)由一次測(cè)量原件寬量程傳感器、高精度差壓變送器流量積算儀組成 ；作為流量測(cè)量的傳感器配合差壓變送差，將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成4~20 mA 標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，引入流量計(jì)或直接將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，顯示差壓、壓力、溫度、瞬時(shí)流量、累積流量等參數(shù)。

各部件功能如下 ：①寬量程傳感器 ：用來(lái)提取管道內(nèi)流體流動(dòng)產(chǎn)生的差壓。通過(guò)管道直徑定制，通過(guò)接口法蘭連接到管道。有兩個(gè)壓力連接接口，與上標(biāo)有“H”的一方為總壓接口，標(biāo)有“L”的一方為靜壓接口 ；②一次截止閥 ：安裝了傳感器的總壓力端口和靜壓端口之一。安裝此閥門(mén)的目的是為了傳感器和儀表，以便在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)。所選閥門(mén)的壓力公差必須與介質(zhì)的壓力相當(dāng) ；③差壓變送器 ：傳送測(cè)得的總壓與靜壓之差球閥填料連接裝置 1 套裝 ；④三閥組 ：調(diào)節(jié)差壓變送器的零點(diǎn)，使差壓變送器的正、負(fù)壓室的壓力相同 ；⑤流量積算儀 / 計(jì)算機(jī) ：配有的二次表為特謘houㄓ昧髁炕 鬩牽S485RS232 通訊接口，4~20 mA 流量輸出，信號(hào)傳輸?shù)街骺厥?，配備接線(xiàn)箱，箱內(nèi)配有電源開(kāi)關(guān)和接線(xiàn)端子，箱體防爆，IP44 ；⑥溫度壓力變送器 ：償。

3.4 安裝及注意事項(xiàng)

①選擇直管段足夠位置并開(kāi)孔 ；②開(kāi)孔完成后，焊接基座并在插入管道前檢查傳感器的插入尺寸 ；③填料函密封裝置與球閥連接鎖緊，取四個(gè)石墨環(huán)內(nèi)，將傳感器插入填料函內(nèi)，打開(kāi)球閥，將傳感器插入球閥中心至管道中心 ；④安裝差壓變送器前，應(yīng)按順序打開(kāi)截止閥，再?gòu)氐浊謇砉艿纼?nèi)焊渣和污壓變送器及連接導(dǎo)壓管 ；⑥連接壓力變送器，熱電阻溫度計(jì)等儀表信號(hào)線(xiàn)到流量積算儀或 DCS 系統(tǒng)控制柜。

3.5 流量計(jì)的檢定

為了確保使用中的流量計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性，必須定期進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)。一般儀表在廠家出廠前都進(jìn)行了檢定，并且?guī)е鴻z定報(bào)告。安裝完成仍需要在線(xiàn)驗(yàn)證不要求把流量計(jì)從工藝管線(xiàn)上拆除。在線(xiàn)驗(yàn)證可以通過(guò)設(shè)置參數(shù)來(lái)糾正系統(tǒng)錯(cuò)誤，以便總量滿(mǎn)足測(cè)量誤差要求。

3.6 運(yùn)行及維護(hù)

將差壓變送器 24 V 直流電源輸入運(yùn)行。shou先打開(kāi)平衡閥，然后打開(kāi)兩個(gè)主截止閥，以確保差壓變送器兩個(gè)接口的壓力均勻分布，并且差壓變送器壞，直至正常運(yùn)行后，再關(guān)閉平衡閥，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。

檢查流量?jī)x表故障的原則是先工藝后儀表，差壓式流量計(jì)出故障時(shí)，shou先要檢查導(dǎo)壓管、閥門(mén)計(jì)管路附件，看有無(wú)泄漏、堵塞現(xiàn)象，然后再檢查變件。

4 結(jié)論

通過(guò)以上分析可以看出，該流量計(jì)插入到管道中心區(qū)域測(cè)量，管道中的流體流過(guò)測(cè)量桿的前端測(cè)量孔測(cè)得的壓力為高壓，由后部中的測(cè)量孔測(cè)得的壓力且由差壓變送器測(cè)量的差壓值與流量數(shù)據(jù)成正比，BTB 型傳感器采用 V 字型的幾何斜面，開(kāi)放式取壓孔結(jié)構(gòu)，流體再前端可以形成穩(wěn)定的分離區(qū)，增加度，極大的減少了湍流的影響，保證高準(zhǔn)確度穩(wěn)定測(cè)量，擁有 1∶5100 寬廣的速度量程范圍。

油田開(kāi)采生產(chǎn)過(guò)程中的油、氣、水不同混合狀態(tài)的兩項(xiàng)流、三相流計(jì)量，此種流量測(cè)量?jī)x表巧妙的設(shè)計(jì)可輕松計(jì)量不同工況，上海上自?xún)x公司在獲得精que測(cè)量數(shù)據(jù)的業(yè)用戶(hù)提供基于高精度計(jì)量的反應(yīng)器測(cè)控優(yōu)化解決方案，使傳感器的計(jì)量特性長(zhǎng)期穩(wěn)定，大大減少用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)量。