流量計量與檢測裝置的應用與改造（轉載）

流量計量與檢測裝置的應用與改造（轉載）

作者：吳君 龔中偉 張可林 王德勇

單位：江蘇油田分公司試采一廠

【摘要】 江蘇油田分公司采油廠重視原油外輸計量、檢定工作，進行了UF—Ⅱ螺旋轉子流量計在現場應用比對，使該型號流量計得到較好應用；同時通過LJG-2型體積管流量檢定裝置技術改造，研制開發了新型四通閥和自控系統，提高了裝置技術性能，確保原油外輸計量誤差小于國家標準，維護了貿易雙方經濟利益。 【關健詞】UF—2流量計   引進應用     體積管四通閥   技術改造 1  引言 外輸流量計承擔著石油企業原油的銷售計量任務，是聯系石油、石化企業效益與信譽的鈕帶，其工作性能與計量準確度必須符合相關國家標準，同時還需按照強制檢定計量器具要求，每隔6個月由國家授權認可的計量技術檢定機構對其進行檢定；同時還加強體積管流量檢定裝置的管理和技術改造工作，通過四通閥和自控系統研制開發，提高了流量計檢定準確度，確保原油外輸計量誤差符合國家標準。 2  UF—2螺旋轉子流量計引進應用   目前按照SY/T5398—91《原油天然氣穩定輕烴交接計量站計量器具配備規范》，原油外輸計量必須采用容積式流量計作為體積計量器具，在國內眾多的容積式流量計型號當中，腰輪流量計、金屬刮板流量計和雙轉子流量計因其生產和應用技術比較成熟，在石油、石化企業得到了廣泛的應用。 腰輪流量計由于幾年前部分骨干生產廠家因產品質量下降，并因之涉及多起計量糾紛，在市場中的份額逐漸減少。 金屬刮板流量計因國內產品尚未走向成熟，，在現場應用的原油外輸以進口產品為主，因其產品價格較高，在中小石油企業應用較少。 最近幾年雙轉子流量計的應用逐漸引起關注，因其推向市場時間不長，在國內主要應用于成品油計量，但原油是一種物理性質隨溫度、壓力等參數變化影響較大的介質，且不同的地質區塊、構造所產原油的粘度密度也不相同，因此對計量原油的流量計工況條件要比物理性質相對穩定的成品原油要高，對其用于原油計量必須進行比對試驗才能得出結論。 江蘇油田目前年產原油100萬噸，有6個原油外輸站12臺原油外輸流量計，由于點多面廣，站庫計量工藝改造投資成本較大，同時在2000年購置的一批腰輪流量計不斷出現檢定周期內精度超差現象，自2001年開始，嘗試應用由中日合資合肥奧巴爾公司生產的UF—2螺旋轉子流量計，該流量計屬雙轉子類一種，其結構為一對螺線形轉子互為主動且相互嚙合，轉子與殼體之間形成若干個與已知容積的空腔在被測介質作用下，依靠流量計進出口微壓差推動旋向相反螺線轉子嚙合轉動，其流量與轉子轉數成正比，并通過與轉子連接的計數機構在表頭顯示其體積流量，其結構如圖1。 圖1螺旋轉子流量計工作原理圖 為了獲得科學、準確的試驗數據，在聯大站將一臺編號為81-023的UF-2與3＃腰輪串接安裝，兩臺流量計均經國家大流量站檢定合格，進行同工況條件數據比對，其比對一個檢定周期（180d）。期間用體積管進行了三次加密測試，其檢測和比對數據見表1、表2。 表1  UF—Ⅱ流量計與腰輪流量計檢定、檢測數據表 日期 腰輪流量計 （編號971205）E% UF-Ⅱ 流  量  計 （編號81-023）E% 備注 140 m3/h 90 m3/h 140 m3/h 90 m3/h 4月13日 0.12 0.10 0.05 0.06 周期檢定 6月2日 0.001 0.05 0.06 0.05 加密測試 8月16日 0.10 0.12 0.04 0.05 加密測試 9月15日 0.04 0.05 0.05 0.06 加密測試 重復性% 0.12 0.07 0.02 0.01 E% 為流量計基本誤差 表2  UF-Ⅱ與腰輪流量計比對數據表 單位：m3 日期 腰輪流量計輸油量  m3 UF-Ⅱ流量計輸油量 m3 比對差值  m3 誤差% 4月 6241.08 6236.48 4.60 0.07 5月 10523.61 10516.24 7.37 0.07 6月 9558.11 9556.95 1.16 0.01 7月 16465.24 16462.846 2.394 0.01 8月 12911.13 12900.722 10.408 0.08 9月 7180.93 7174.163 6.767 0.09 合計 62880.10 62847.401 32.699 0.050 從表1可看出UF—Ⅱ流量計與腰輪流量計均未超出±0.2％的基本誤差，但UF—Ⅱ數據重復性優于腰輪流量計，同時表2的數據比對平均誤差為0.05％，小于±0.35%誤差范圍。 表3  UF—Ⅱ流量計檢定、測試數據表 編號81—023 E%            檢定、測試時間 2001/04 2001/06 2001/08 2001/09 2001/10 2002/04 2002/09 2003/04 140 m3/h 0.05 0.04 0.04 0.05 0.06 0.08 0.06 0.07 90 m3/h 0.06 0.05 0.05 0.06 0.08 0.10 0.08 0.09 60 m3/h 0.08 0.06 0.06 0.07 0.10 0.12 0.10 0.10 表3為該流量計2001年4月至2003年4月體積管檢定數據，需要說明的是期間該流量計精度修正器未進行調整，以下是一臺編號為82-035UF-Ⅱ流量計與編號971205的腰輪流量計2001年4月至2002年10月在150m3/h流量體積管檢定誤差特性曲線，期間UF-Ⅱ流量計器差未作調整。 2002/10 2002/4 2001/4 2001/10 曲線1 曲線2 0.2 0.1 -0.1 -0.2 E% 從上述曲線圖上可以看出，曲線1代表UF-2流量計，誤差特性曲線基本成直線狀態，說明其數據重復性較好。衡量一臺流量計有兩個重要指標，即各流量點檢測數據具有較好的重復性（標準要求＜0.1％，也就是誤差——流量特性曲線需要保持良好的斜率特性，簡稱線性，其次流量計具有較長時間運行后的精度穩定性（標準要求＜0.2％，根據上述檢測比對數據，證明UF-Ⅱ能夠滿足原油外輸計量工藝要求 因此根據使用情況得出UF-Ⅱ具有如下特點： 1．轉矩均勻無脈動，液流平穩、震動及噪聲很低。 2．結構簡單、精巧，便于維護，直接嚙合式的轉子接觸部分無滑動，使用壽命長。 3．壓力損失≤0.06MPa，量程比1：10，漏流量低，對不同粘度計量介質精度變化小，尤其是精度修正器采用油浸齒輪系結構，微調精度0.05％，無需加注潤滑油，減少了齒輪間的機械磨損，保持了流量計精度穩定性。 4．性價比高，其價格只為同類產品的1/3。 UF-2選型使用中的注意點： 1．由于采用單殼體結構，最高泵壓≤2.0MPa，對高壓長輸管線不適宜使用。 2．非連續使用場合再次使用時必須排盡計量腔內空氣，以防止產生氣導致計量誤差大和石磨軸承損壞。 3．轉子間隙≤0.2μm介質在計量腔內行程較長，對計量介質純凈度要求比其他容積式流量計高，需使用≥40目不銹鋼濾網并定期清洗、轉子為鑄鐵材料原油含水率≤5％，否則會產生銹蝕影響使用。 4．目前UF-Ⅱ在各原油集輸站得到了推廣應用，其計量數據得到了貿易雙方認可，三年多來未出現計量糾紛。 3  流量計檢定和體積管技術改造 我廠采用LJG-22型體積管流量檢定裝置（簡稱裝置）作為外輸流量計量值傳遞的標準器，裝置主要由四通換向閥、液壓及電氣控制系統，標準管段、附屬管線四大部分組成，其檢定工藝如圖2所示。 圖2 體積管檢定流量計工藝圖 其工作原理是被檢介質經過流量計進入體積管，推動彈性橡膠球運行，橡膠球在運行過程中分別觸發標準管段前后兩個檢測開關，同時給自控系統發出開關信號，使彈性橡膠球在此運行區間內流量計發生的脈沖數得到累計，該自動液壓系統控制的四通閥，改變介質的流向，使彈性橡膠球反向運行直至結束。以流量計前后兩次脈沖數累計值與體積管標準容積值比較，得到本次流量計基本誤差。 裝置作為一臺機電一體化設備，運行十年來，標準管段、液壓及電氣控制系統陸續出現一些故障，降低了裝置運行效率，對此相關技術人員經過試驗摸索實施 技術改造，完成了兩項新型工藝技術的開發與應用。 1．自動四通換向閥的研究與應用 四通閥使裝置中一個核心部件，起著檢定介質改變流向與密封作用，其工作性能直接影響檢定工作效率與流量計準確度。 由于原有四通閥存在殼體腐蝕，連桿彎曲變形和液壓傳動系統故障率高等問題，導致四通閥難以實現換向和密封功能，對此通過引進專利技術研制開發了新型電動四通換向閥，新型四通換向閥去除了結構復雜、故障率高的液壓系統，并將閥體改為錐筒形狀，在Z型閥芯上安裝了兩道倒梯形硅膠密封圈，增大了密封截面，消除了“O”型密封圈存在的扭切等缺陷，其結構如圖3所示。 在研制過程中根據四通閥在閥芯上提、換向、密封過程中有速度變換要求，為防止造成傳動齒輪和密封件的損壞，引用了變頻調速工藝，使不同的速度有相應的電流頻率相對應，其優點是： 1．解決了液壓傳動系統存在耗能、滲漏、噪音等問題，由于安裝了自縮止退機構，閥芯密封到位直至下一工作行程，電機均處于失電狀態，收到節能安全環保效果，2、流量切換平穩，采用錐體密封形式，降低了流體流向急劇改變時對橡膠球的擾動，提高了檢定操作的穩定性和可靠性。3、流量切換憋壓、無脈動，在250m3/h大流量工作時無震動，換向速度快，操作簡便。 2．自動控制及數據處理系統 該系統主要由微機系統、數據采集系統，、變頻器和專用頻率計數器、光纖檢測開關組成。其功能a、完成數據處理和輸出b、進行溫度、壓力、流量計光電脈沖信號采集和檢測開關信號控制c、變頻器用于四通閥工作時的電流控制。 系統軟件采用菜單操作，檢定過程中工藝流程及狀態參數實時動態顯示，人機界面友好，主要包括登陸系統、系統配置、系統啟動運行、檢驗報警及數據存儲等功能同時還對φ250標準管段內壁除銹，涂新型聚酯涂層，使表面粗糙度、橢圓度符合工藝要求，并安裝了光纖信號檢測開關，使流量計檢定控制更加準確可靠。 裝置實施改造后，技術性能符合JJG209-94體積管檢定規程，對流量計檢定的可靠性和工作效率明顯提高，為貿易雙方公平公正的進行原油計量交接提供了可靠物質保證。 1 止退機構  2 電機  3 旋轉圈  4 密封圈  5 擋圈 6 閥芯  7 閥體  8  檢漏孔 圖3 電動四通閥 4  結束語 通過計量技術改造，江蘇油田采油廠原油外輸計量、檢定工作取得了長足進步，原油外輸計量誤差≤±0.35%，維護了貿易雙方的經濟利益，提高了企業信譽。 參考文獻 [1] 蔡武昌等. 流量測量方法和儀表的選用. 化學工業出版社， 2001. [2] 蘇彥勛. 流量計量與測試 中國計量出版社，  1992. [3] 熊建華. UF—2流量計的應用與檢定裝置改造.  油氣儲運 2004 （05）. [4] 龔中偉. 采油廠計量器具的選型使用與檢定. 石油工業技術監督，  2002 （08）.