聶海朋

摘 要：本文以某地下儲(chǔ)氣庫項(xiàng)目為背景介紹了靶式流量計(jì)在計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一般設(shè)計(jì)方法，包括儀表選型以及計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)中靶式流量計(jì)的典型配置等。最后給出了靶式流量計(jì)在設(shè)計(jì)中選型應(yīng)該注意的問題。

關(guān)鍵詞：靶式流量計(jì)；高粘度；雙向計(jì)量；選型參考

引言

靶式流量計(jì)于六十年代開始應(yīng)用于工業(yè)流量測量，主要用于解決高粘度，低雷諾數(shù)流體的流量測量。它除了適用于一般的氣體、液體以及一般的蒸汽的流量測量以外，還適用于漿液介質(zhì)、懸浮顆粒介質(zhì)、易結(jié)晶凝結(jié)介質(zhì)、臟污沉淀介質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)以及高粘度介質(zhì)。諸如重油、瀝清、礦漿、焦油、淬火油、有機(jī)酸、非導(dǎo)電流體等等，同時(shí)還具有一定的抗脈動(dòng)流的能力。在石油化工界得到了廣泛應(yīng)用。本文將簡單介紹靶式流量計(jì)的原理和特點(diǎn)，并初步探討靶式流量計(jì)在設(shè)計(jì)中的選型等。

1靶式流量計(jì)簡介

靶式流量計(jì)是進(jìn)行高粘度、低雷諾數(shù)流體流量測量的一種通用性較強(qiáng)的新型流量測量儀表。靶式流量計(jì)與其他流量計(jì)相比較，更具獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，價(jià)格低廉，在檢測過程中不易堵塞和堆積臟污物。和節(jié)流裝置相比較，可省去導(dǎo)壓管、冷凝器、集氣器、沉降器、隔離器及噴吹系統(tǒng)等，減少了運(yùn)行維護(hù)量。靶式流量變送器用實(shí)際介質(zhì)標(biāo)定時(shí)，精度可達(dá)1 ，具有靈敏度高，測量范圍寬等特點(diǎn)。

2靶式流量計(jì)測量原理

介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沖擊在靶上，靶的受力作用在靶桿上，使之產(chǎn)生微小的位移（2～3mm ），靶的受力經(jīng)不繡鋼桿傳遞給壓敏電阻應(yīng)變片，經(jīng)應(yīng)變片電橋把力轉(zhuǎn)換成與流速的平方成正比關(guān)系的電信號。

公式如下：

式中：

F：靶板所受的作用力；Q：阻尼系數(shù)；A：靶板面積

P：工況下流體密度；V：特征流速。

式中：

Qm：質(zhì)量流量，kg/h

Qv：體積流量，m3/h

α：流量系數(shù)

D：測量管內(nèi)徑mm

β：直徑比 ，β=d/D

d：靶板直徑，mm

靶板的受力經(jīng)不銹鋼靶桿傳遞給壓敏電阻應(yīng)變片，再經(jīng)應(yīng)變片電阻構(gòu)成的惠斯登電橋把力轉(zhuǎn)換成與流速平方成正比的電信號，通過將傳感器輸出電壓△U 進(jìn)行處理，可計(jì)算出流量。

3靶式流量計(jì)在設(shè)計(jì)中的選型參考

首先要了解被測對象的參數(shù)，包括介質(zhì)組分，流量范圍（最大流量、最小流量、正常流量），工作壓力，溫度，黏度，管道內(nèi)徑，允許壓力損失量；然后通過輔助計(jì)算把被測流體流量換算為標(biāo)況下標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)流量，再計(jì)算最大流量靶板受力Fmax及最小流量靶板受力Fmin，F(xiàn)max超過最大允許值會(huì)損壞儀表，F(xiàn)min小于最小允許值會(huì)造成分辨率不足；最后根據(jù)輔助計(jì)算得到的流量范圍，管道雷諾數(shù)、初選口徑及J3值，從產(chǎn)品說明書中技術(shù)參數(shù)表查得流量系數(shù)值，要求最小雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)。

4應(yīng)用實(shí)例

本研究以某天然氣地下儲(chǔ)氣庫項(xiàng)目中井口注采雙向計(jì)量中選用的靶式流量計(jì)為例，淺談靶式流量計(jì)在設(shè)計(jì)中的選型。

4.1工藝要求

注氣流程：集配氣站接收注采及采鹵站來氣，通過流量計(jì)對單井氣量進(jìn)行計(jì)量，計(jì)量后通過單井管線（DN80）注入到井口。

采氣流程：氣井中儲(chǔ)存高壓含飽和水天然氣通過單井管線（DN80）返輸至注采站，集配氣站內(nèi)設(shè)壓力調(diào)節(jié)閥，可通過控制調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)閥后壓力，調(diào)節(jié)閥后設(shè)重力分離器，分離后的天然氣經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后至注采站。

注入氣氣源組分：氫氣0.00mol%，氮?dú)?.97mol%，二氧化碳0.45mol%，硫化氫0.00mol%，氧硫化碳21.21mol%，甲硫醇0.01mol%，乙硫醇0.01mol%，甲烷97.55mol%，乙烷0.03mol%

采出氣需脫水處理，處理后與注入氣組分相同。

4.2 幾種流量計(jì)的選型參考

從表1可以看出，超聲波流量計(jì)和靶式流量計(jì)是比較好的選擇，但因采出的天然氣高壓且含飽和水，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）超聲波流量計(jì)在小口徑時(shí)精度很低。易受氣泡、結(jié)垢、泵及其它聲源混入的超聲雜音干擾、影響測量精度。

（2）安裝要求高，直管段要求嚴(yán)格，否則離散性差，測量精度低，安裝的不確定性，會(huì)給流量測量帶來較大誤差。測量管道因結(jié)垢，會(huì)嚴(yán)重影響測量準(zhǔn)確度，帶來顯著的測量誤差，甚至在嚴(yán)重時(shí)儀表無流量顯示。

（3）介質(zhì)含水時(shí)，影響信號的發(fā)射接收，測量數(shù)值波動(dòng)大，甚至導(dǎo)致無法測量。特別是影響采氣測量。相同口徑的超聲波流量計(jì)比靶式流量計(jì)價(jià)格高太多。

綜上所述，地下儲(chǔ)氣庫項(xiàng)目中井口注采雙向計(jì)量中選用靶式流量計(jì)是性價(jià)比最高的流量計(jì)。

5結(jié)語

本文對氣體流量計(jì)量儀表進(jìn)行了簡要介紹和對比，通過地下儲(chǔ)氣庫項(xiàng)目中的運(yùn)用給出了優(yōu)先選用靶式流量計(jì)的原因。在工藝參數(shù)確定后，確定流量計(jì)的選型是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的一個(gè)過程，合理的配置結(jié)果不僅能保證精度，還可以使投資最優(yōu)化，本文給出了詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。在流量計(jì)的選型中應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

（1）對于不同測量介質(zhì)選用不同級別和形式的靶式流量計(jì)；

（2）計(jì)量回路必須考慮前后直管段和閥門安裝位置；

（3）儀表選型必須滿足精度要求；

（4）靶式流量計(jì)應(yīng)采用水平安裝。如果采用垂直安裝時(shí)，介質(zhì)的流向應(yīng)該為由下至上流過。

參考文獻(xiàn)：

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