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有关于刮板流量计在塔河油田计量中的应用
2020-4-4 0:00:00

       1.引言刮板流量计在塔河油田使用以来,发挥了其精度高、重复性好、范围度大,适用于高黏度流体的优势,在塔河油田计量准确度方面取得了良好的效果。


       2.刮板流量计原理以及误差计算

 2.1 工作原理 刮板流量计是一种容积式流量计量仪表,由转子、刮板、内壳体和上盖板、下盖板组成计量腔。当被测流体进入流量计后,推动刮板并带动转子转动,在流量计中心有一块固定不动的凸轮,当转子与刮板一起转动时,由于刮板上面的磙子与凸轮接触,所以刮板便产生伸缩的动作,并与壳体和转子、上盖等形成一个容积固定的计量腔体,流体不断的经过计量腔体被送到流量计出口。可见转子旋转一周就产生6次计量腔,所以转子的转速与被测流体量成正比,且转子的转速经密封联轴器及传动系统传给计数器,直接指示出流经流量计的流体总量。工作原理如图1所示。 设流量计转子一周计量体积为V1/m3,一定时间内转子转动次数为N,则在该时间内流过的流体体积为: V=NV1 (1) 再设仪表的齿轮比为常数α,计量值由转子传递至变速齿轮,变速齿轮比和仪表指针转动刻度值所确定,若仪表指示值为I I=αN (2) 由式(1)和(2)可得在一定时间内通过仪表的流体体积与仪表指示值的关系

2.2 误差计算 设刮板流量计的测量误差值为E,可由指示值和真值之差与指示值之比表示,则E可表示为: 将流体体积V与指示值I之间的关系式代入式(3),可得


       3.影响刮板流量计准确度的因素 由式(5)可见,理论上刮板流量计的测量误差仅与流量计的几何结构有关,而与流体性质和流量值无关,刮板流量计在计量过程中并不受流体黏度、密度、工艺压力、工艺温度等的影响。但在实际应用中发现,其准确度不但受工艺条件的影响,甚至振动、杂质等外界因素也会使计量结果出现一定的偏差,主要由以下原因造成的。 

3.1 压力损失 刮板流量计靠流体推动测量配件,因此压力损失不可避免。当流体黏度较高时压力损失更大。所以在选购时必须确定流体的黏度、压力、温度等一系列参数。 

3.2 漏流 

             a)流量计测量流体黏度相差较大(需对流量计重新标定方可使用),流量计必须具有一定间隙结构。 

             b)流体温度时常变化,流量计部件之间必须要预留尺寸间隙来满足流量计部件热胀冷缩的需要。 

             c)流量计运动部件长期运行磨损以及流体里的杂质也会使间隙不断增大。 

             d)在塔河油田三号联合站1台外输泵外输压力为0.6MPa,2台外输泵外输压力为1.57MPa,3台外输泵外输压力为2.8MPa。表1为原油外输压力与流量计前后压差的对比。 若根据生产需要,要连续启用3台外输泵,那么短时间运行压力的突然增高会导致漏流量增大甚至这种附加的惯性力会损坏转子。 基于以上几点,漏流是刮板流量计无法克服的弱点。 

3.3 压力与温度 

             a)在生产过程中若操作人员突然开关阀门所产生的冲击力可能超过工作压力,会引起虚假读数,影响流量准确度。 

             b)温度既会影响流量计的耐压强度,又会影响测量精度。温度升高,刮板流量计结构间隙减小会卡住运动配件。另外,温度变化还会改变流体黏度,引起流量变化。表2是塔河油田三号联合站外输刮板流量计在使用过程中的典型数据。 

3.4 振动 流量计超量程以及流体流速加快都会导致流量计振动,振动使流量计的测量流量有大的脉动,指示值也会有较大的波动,引起计量误差。在实际应用中发现了部分流量计外壳和内部运动件有不同程度的裂缝,经过分析比较发现,裂缝产生的原因主要是振动(震动和裂缝可以在管路上加设金属软接头解决)。 

3.5 流体腐蚀性 流体腐蚀性是确定流量计材质的主要因素。刮板流量计采用铸钢、铸铁制造,耐蚀性不强。 


       4.减小和消除对刮板流量计准确度影响的因素 刮板流量计主要用于计量交接,所以在使用过程中,减小和消除各种因素的影响便成为保证刮板流量计准确度的关键。 

a)漏流现象会带来刮板流量计不可避免的误差,所以在使用过程中要保证泵对流量计输出流体的平稳;流体温度控制在流量计设计要求的范围之内;流体中颗粒杂质影响流量计正常运行,常造成卡死或磨损。流量计上游必须安装过滤器,并定期清洗,滤网要按要求更换以免杂质对流量计的磨损甚至导致转子、刮板卡死,内部的连接部件断裂;对于刮板流量计的结构,建议在部件之间增加弹性、耐腐蚀的胶片,以满足部件的热胀冷缩,减小部件之间的磨损和间隙。

b)流体的温度和压力共同制约流量计的误差,温度升高会影响流量计的耐压程度,也会影响精度,温度变化引起流体黏度的变化,流体流量也随之变化,高黏度流体必须加热后才能进入流量计计量,流体温度保证在流量计要求的范围之内。 

c)在应用过程中,要避免管道振动、介质黏度偏大或流量计超量程所引起的流量计振动带来的可以避免的误差。 

d)对于塔河油田高硫化氢的腐蚀环境,流量计材质需要进一步的改进。 

e)建议将流量计安装在室内,若要安装在室外,则必须加保护措施,并且要考虑使用、读数、检修的方便;以免流量计遭到雨水、日光的侵害。比如:外表锈蚀、表面老化,雨水进入流量计,影响计量的准确度;另外,流量计安装时实际流动方向应与流量计壳体标明方向一致。 

f)流量计选型也很重要,选型过小,长期的超负荷运行,流体的冲击力会使流量计齿轮固定销脱落或折断,齿轮与轴咬死;一般情况下,流量计的最佳工作范围为大流量的20%~80%;另外,流量计的量程受口径制约,所以在选型时要考虑口径大小以及今后发展需要。 

g)流量计必须按产品操作要求定期加注润滑油和甘油,以免长期不加润滑油和甘油致使非正常加速流量计的精度修正器和出轴密封机构的磨损,并产生精度修正器的误差偏离和出轴承密封机构功能过早失效的现象。 

h)流体中混入气体,在计量腔中压缩,会增大计量误差,流体在进入流量计前要尽量分离彻底(需要时在进流量计前加设除气装置解决)。 

       

       5.结束语 刮板流量计是一种较为经典的流量计,在工业动态计量中还在大量使用,所以正确了解其误差特性以及影响因素,做好选型、使用和日常维护工作,减少人为错误,减少流量计的误差使它能更好地发挥计量职能,服务于生产。

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有关于刮板流量计在塔河油田计量中的应用
2020-4-4 0:00:00

       1.引言刮板流量计在塔河油田使用以来,发挥了其精度高、重复性好、范围度大,适用于高黏度流体的优势,在塔河油田计量准确度方面取得了良好的效果。


       2.刮板流量计原理以及误差计算

 2.1 工作原理 刮板流量计是一种容积式流量计量仪表,由转子、刮板、内壳体和上盖板、下盖板组成计量腔。当被测流体进入流量计后,推动刮板并带动转子转动,在流量计中心有一块固定不动的凸轮,当转子与刮板一起转动时,由于刮板上面的磙子与凸轮接触,所以刮板便产生伸缩的动作,并与壳体和转子、上盖等形成一个容积固定的计量腔体,流体不断的经过计量腔体被送到流量计出口。可见转子旋转一周就产生6次计量腔,所以转子的转速与被测流体量成正比,且转子的转速经密封联轴器及传动系统传给计数器,直接指示出流经流量计的流体总量。工作原理如图1所示。 设流量计转子一周计量体积为V1/m3,一定时间内转子转动次数为N,则在该时间内流过的流体体积为: V=NV1 (1) 再设仪表的齿轮比为常数α,计量值由转子传递至变速齿轮,变速齿轮比和仪表指针转动刻度值所确定,若仪表指示值为I I=αN (2) 由式(1)和(2)可得在一定时间内通过仪表的流体体积与仪表指示值的关系

2.2 误差计算 设刮板流量计的测量误差值为E,可由指示值和真值之差与指示值之比表示,则E可表示为: 将流体体积V与指示值I之间的关系式代入式(3),可得


       3.影响刮板流量计准确度的因素 由式(5)可见,理论上刮板流量计的测量误差仅与流量计的几何结构有关,而与流体性质和流量值无关,刮板流量计在计量过程中并不受流体黏度、密度、工艺压力、工艺温度等的影响。但在实际应用中发现,其准确度不但受工艺条件的影响,甚至振动、杂质等外界因素也会使计量结果出现一定的偏差,主要由以下原因造成的。 

3.1 压力损失 刮板流量计靠流体推动测量配件,因此压力损失不可避免。当流体黏度较高时压力损失更大。所以在选购时必须确定流体的黏度、压力、温度等一系列参数。 

3.2 漏流 

             a)流量计测量流体黏度相差较大(需对流量计重新标定方可使用),流量计必须具有一定间隙结构。 

             b)流体温度时常变化,流量计部件之间必须要预留尺寸间隙来满足流量计部件热胀冷缩的需要。 

             c)流量计运动部件长期运行磨损以及流体里的杂质也会使间隙不断增大。 

             d)在塔河油田三号联合站1台外输泵外输压力为0.6MPa,2台外输泵外输压力为1.57MPa,3台外输泵外输压力为2.8MPa。表1为原油外输压力与流量计前后压差的对比。 若根据生产需要,要连续启用3台外输泵,那么短时间运行压力的突然增高会导致漏流量增大甚至这种附加的惯性力会损坏转子。 基于以上几点,漏流是刮板流量计无法克服的弱点。 

3.3 压力与温度 

             a)在生产过程中若操作人员突然开关阀门所产生的冲击力可能超过工作压力,会引起虚假读数,影响流量准确度。 

             b)温度既会影响流量计的耐压强度,又会影响测量精度。温度升高,刮板流量计结构间隙减小会卡住运动配件。另外,温度变化还会改变流体黏度,引起流量变化。表2是塔河油田三号联合站外输刮板流量计在使用过程中的典型数据。 

3.4 振动 流量计超量程以及流体流速加快都会导致流量计振动,振动使流量计的测量流量有大的脉动,指示值也会有较大的波动,引起计量误差。在实际应用中发现了部分流量计外壳和内部运动件有不同程度的裂缝,经过分析比较发现,裂缝产生的原因主要是振动(震动和裂缝可以在管路上加设金属软接头解决)。 

3.5 流体腐蚀性 流体腐蚀性是确定流量计材质的主要因素。刮板流量计采用铸钢、铸铁制造,耐蚀性不强。 


       4.减小和消除对刮板流量计准确度影响的因素 刮板流量计主要用于计量交接,所以在使用过程中,减小和消除各种因素的影响便成为保证刮板流量计准确度的关键。 

a)漏流现象会带来刮板流量计不可避免的误差,所以在使用过程中要保证泵对流量计输出流体的平稳;流体温度控制在流量计设计要求的范围之内;流体中颗粒杂质影响流量计正常运行,常造成卡死或磨损。流量计上游必须安装过滤器,并定期清洗,滤网要按要求更换以免杂质对流量计的磨损甚至导致转子、刮板卡死,内部的连接部件断裂;对于刮板流量计的结构,建议在部件之间增加弹性、耐腐蚀的胶片,以满足部件的热胀冷缩,减小部件之间的磨损和间隙。

b)流体的温度和压力共同制约流量计的误差,温度升高会影响流量计的耐压程度,也会影响精度,温度变化引起流体黏度的变化,流体流量也随之变化,高黏度流体必须加热后才能进入流量计计量,流体温度保证在流量计要求的范围之内。 

c)在应用过程中,要避免管道振动、介质黏度偏大或流量计超量程所引起的流量计振动带来的可以避免的误差。 

d)对于塔河油田高硫化氢的腐蚀环境,流量计材质需要进一步的改进。 

e)建议将流量计安装在室内,若要安装在室外,则必须加保护措施,并且要考虑使用、读数、检修的方便;以免流量计遭到雨水、日光的侵害。比如:外表锈蚀、表面老化,雨水进入流量计,影响计量的准确度;另外,流量计安装时实际流动方向应与流量计壳体标明方向一致。 

f)流量计选型也很重要,选型过小,长期的超负荷运行,流体的冲击力会使流量计齿轮固定销脱落或折断,齿轮与轴咬死;一般情况下,流量计的最佳工作范围为大流量的20%~80%;另外,流量计的量程受口径制约,所以在选型时要考虑口径大小以及今后发展需要。 

g)流量计必须按产品操作要求定期加注润滑油和甘油,以免长期不加润滑油和甘油致使非正常加速流量计的精度修正器和出轴密封机构的磨损,并产生精度修正器的误差偏离和出轴承密封机构功能过早失效的现象。 

h)流体中混入气体,在计量腔中压缩,会增大计量误差,流体在进入流量计前要尽量分离彻底(需要时在进流量计前加设除气装置解决)。 

       

       5.结束语 刮板流量计是一种较为经典的流量计,在工业动态计量中还在大量使用,所以正确了解其误差特性以及影响因素,做好选型、使用和日常维护工作,减少人为错误,减少流量计的误差使它能更好地发挥计量职能,服务于生产。

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