原油流量計,原油質量流量計

    前言

    科里奧利質量流量計在流量測量技術方面具有許多優點，包括直接進行質量流量和密度測量，無特殊管道要求和無校準偏移，沒有軸承、齒輪等傳動部件日常維護量小等優點，目前在勝利油田有著較為廣泛的應用。如孤東采油廠的四個采油礦采用了羅斯蒙特公司生產的4臺質量流量計用于原油交接，主要是應用了質量流量計的直接進行質量流量的測量的功能。純梁采油廠首站安裝的20多臺質量流量計用于分隊計量，主要應用了質量流量計的密度測量的功能，通過測量各隊來液量的密度來推算含水原油中的含油量，從而達到分隊計量的目的。質量流量計自身的優點使其在勝利油田的原油計量上有著較為廣泛的應用，目前使用的數量在幾百臺以上。但由于原油中一些化學物質的存在，質量流量計長時間使用會造成測量管管壁結垢，從而影響質量流量和密度測量的準確性，影響了該類型流量計在油田的推廣和使用。要確保質量流量計的正常使用，必須定期對流量計清洗、除垢，然后通過標定確定儀表新的組態參數。

    1. 質量流量計的測量原理

    科氏質量流量計由兩部分組成：一是傳感器；二是轉換器。轉換器包括激振器、拾振器、位移檢測器、時間差檢測器及放大電路等幾個部分，其作用是使振動管產生振動并處理來自振動管的信息，以實現參數檢測。流體流經振動管時，流體的質量流量參數和密度參數分別被轉換成時間變量和頻率變量，由轉換器檢測并處理。振動管有u形、環形、直管形等多種形狀，但基本原理相同，這里以u形管式為例說明質量流量計的測量原理。

    對于u形振動管而言，振動的頻率與流體密度數學模型如下：

    式中f為振動管振動頻率；P為被測液體在工作狀態下的密度；在一定的溫度條件下K1、K2是與U形振動管結構參數和材質有關的常量。因此，密度的測量精度取決于頻率的測量精度。

    對于u形振動管而言，振動的時間差與質量流量數學模型如下：

    式中K_s、r為常數。因而流過質量流量計的質量流量Q與時間差△t成正比。

    2. 質量流量計的檢定方法

    檢定是指按照相應的檢定規程進行檢查、試驗，確定流量計是否符合檢定規程的技術要求，并出具檢定證書或檢定結果通知書。流量計檢定一般給出下列技術指標：流量范圍；準確度等級；（流量測量擴展不確定度，覆蓋因子）；基本誤差；重復性。

    靜態質量法液體流量標準裝置是目前開展質量流量計檢定的主要標準裝置。一般由液體循環系統、試驗管段、稱量系統、換向裝置和控制和數據處理系統等組成。液體循環系統包括儲水池、水泵、穩壓罐、閥門等組成；試驗管路包括氣動（手動）夾器、被檢流量計及其上下游直管段。稱量系統包括電子稱、顯示儀；換向裝置包括換向器和電磁閥。

    檢定流量計時，通過流量調節閥將流量調整到相應的檢定點上，通過計算機控制系統設置予稱值，通過計算機發出控制指令給電磁閥，電磁閥控制換向器換向將流入旁通的流體切入稱量容器。同步行程開關控制計數器和稱量顯示器開始記錄被檢流量計經過的脈沖數。當流入稱量容器的流體質量達到設置的予稱值時，由計算機發出控制指令使電磁閥控制換向器換向，將流體迅速切向旁通，脈沖采集裝置停止脈沖計數。稱量顯示器的稱量值與計數器的脈沖值進行比較，通過脈沖當量換算就可以計算出被檢流量計的誤差。

    3. 原油質量流量計產品技術參數
產品名稱：原油流量計，原油質量流量計
適用介質：液體（如：純水、柴油、汽油等）
口　　徑：DN3～DN100mm
公稱壓力：0.6～10MPa
工況溫度：-200～+40℃（低溫型），-20～+500℃（高溫型），更高溫度與工廠定制
精　    度：±0.2%FS
量 程 比：1：10（更寬量程請與廠家聯系）
殼體材質：不銹鋼
供電方式：外供24VDC
輸出信號：4～20mA二線制；脈沖0～1000HZ；RS485
防護等級：IP65
防爆標志：本安型ExiallCT4；隔爆型ExdllCT4
表頭顯示：累積流量；瞬時流量；介質密度；介質溫度
連接方式：螺紋連接(DN3-10mm)、法蘭連接(DN15-100mm)。

科氏力蒽油質量流量計優缺點
原油質量流量計優點
科里奧利質量流量計直接測量質量流量，有很高的測量精確度。
可測量流體范圍廣泛，包括高粘度液的各種液體、含有固形物的漿液、含有微量氣體的液體、有足夠密度的中高壓氣體。
測量管的振動幅小，可視作非活動件，測量管路內*件和活動件。
對應對迎流流速分布不敏感，因而無上下游直管段要求。
測量值對流體粘度不敏感，流體密度變化對測量值得值的影響微小。
可做多參數測量，如同期測量密度，并由此派生出測量溶液中溶質所含的濃度。

原油質量流量計缺點
科里奧利質量流量計零點不穩定形成零點漂移，影響其精確度的進一步提高，使得許多型號儀表只得采用將總誤差分為基本誤差和零點不穩定度量兩部分。
科里奧利質量流量計不能用于測量低密度介質和低壓氣體；液體中含氣量超過某一限制（按型號而異）會顯著著影響測量值。
科里奧利質量流量計對外界振動干擾較為敏感，為防止管道振動影響，大部分型號科里奧利質量流量計的流量傳感器安裝固定要求較高。
不能用于較大管徑，目前尚局限于150（200）mm以下。
測量管內壁磨損腐蝕或沉積結垢會影響測量精確度，尤其對薄壁管測量管的科里奧利質量流量計更為顯著。
壓力損失較大，與容積式儀表相當，有些型號科里奧利質量流量計甚至比容積式儀表大99%。
大部分型號科里奧利質量流量計重量和體積較大。

    4. 原油質量流量計使用中存在的問題

    用于單井計量的原油質量流量計，由于被測介質中一些化學物質的存在，流量計在運行一段時間后會造成質量流量計測量管管壁結垢，垢的成分十分復雜，主要由瀝青、蠟、硫化物、碳化物等組成。在流量計測量管內壁的垢將影響到質量流量和密度測量的準確性，從而影響質量流量計正常的計量性能造成比較大的計量誤差。要確保質量流量計的正常使用，必須定期對流量計進行清洗、除垢，然后再次檢定以確定儀表新的組態參數，才可重新投入使用。

    5. 原油質量流量計的檢定過程

    根據質量流量計應用的現場條件和使用的時間長短，確定質量流量計的檢定步驟和過程。一般來說，應用于工礦比較復雜的原油質量流量計在安裝到試驗管路前必須經過清洗、除垢然后才能正式檢定。

    油污清洗：先將質量流量計安裝到固定的清洗裝置上，在加藥箱內加入熱水和適量的清洗劑，通過離心泵使管道內的清洗劑通過質量流量計強制進行循環，直至將質量流量計內的油污清洗干凈。如果質量流量計測量管內壁覆著的油污用清洗劑無法清除干凈，可以采取加入柴油通過浸泡、強制循環的辦法清除油污。

    垢的清洗：質量流量計測量管內的油污清除干凈以后，可以用內窺鏡觀察質量流量計測量管內壁上結垢的情況，取出一小塊垢樣對其進行化驗分析，然后通過配比一定的酸溶液通過一定時間的浸泡清除測量管內壁的垢成分。

    清洗質量檢查：在完成以上兩道程序以后，可以用內窺鏡來檢查質量流量計測量管內壁的清洗情況，如果基本恢復到出廠時的狀態，則可以按照質量流量計的檢定方法開始檢定。

    檢定結果的分析：參照質量流量計出廠時的組態（或上次檢定后的組態），如果檢定完畢的質量流量計的流量校準系數基本吻合，說明清洗的質量符合要求流量計可以重新投入使用。否則應該仔細檢查測量管內壁是否有未清除掉的垢，然后通過物理或化學的方法重新進行清洗，直至檢定的結果符合要求。

    6.  質量流量計清洗質量與檢定結果的關系

    按照速度流量計檢定規程的技術要求，質量流量計檢定時的技術指標主要有儀表誤差、儀表重復性和密度誤差等內容。根據質量流量計的測量原理可知，由于原油質量流量計的測量管壁如果有沒有清除掉的垢等附著物，將導致測量管出廠時固有的剛性發生變化，從而影響質量流量和密度測量的準確性。

    7. 結論

    隨著質量流量計在油田的廣泛應用，特別是在原油計量和單井計量廣泛使用，對于質量流量計的檢定也就有了更高的要求。質量流量計在檢定前，檢定人員應該采取必要的技術手段清除管壁的結垢，盡量使質量流量計恢復到出廠時的原有狀態，保證被檢測儀表的檢測狀態，延長使用壽命。同時通過被檢質量流量計清洗前后流量誤差、密度誤差數據分析對比，找到質量流量計合理的檢定周期，確保油田質量流量計的可靠計量。