流量計量與檢測裝置的應用與改造（轉(zhuǎn)載）

流量計量與檢測裝置的應用與改造（轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子流量計在現(xiàn)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(fā)了新型四通閥和自控系統(tǒng)，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(mào)易雙方經(jīng)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(yè)原油的銷售計量任務，是聯(lián)系石油、石化企業(yè)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(tǒng)研制開發(fā)，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(zhuǎn)子流量計引進應用   目前按照SY/T5398—91《原油天然氣穩(wěn)定輕烴交接計量站計量器具配備規(guī)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(nèi)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(zhuǎn)子流量計因其生產(chǎn)和應用技術比較成熟，在石油、石化企業(yè)得到了廣泛的應用。 腰輪流量計由于幾年前部分骨干生產(chǎn)廠家因產(chǎn)品質(zhì)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(nèi)產(chǎn)品尚未走向成熟，，在現(xiàn)場應用的原油外輸以進口產(chǎn)品為主，因其產(chǎn)品價格較高，在中小石油企業(yè)應用較少。 最近幾年雙轉(zhuǎn)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(nèi)主要應用于成品油計量，但原油是一種物理性質(zhì)隨溫度、壓力等參數(shù)變化影響較大的介質(zhì)，且不同的地質(zhì)區(qū)塊、構造所產(chǎn)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(zhì)相對穩(wěn)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(chǎn)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(xiàn)檢定周期內(nèi)精度超差現(xiàn)象，自2001年開始，嘗試應用由中日合資合肥奧巴爾公司生產(chǎn)的UF—2螺旋轉(zhuǎn)子流量計，該流量計屬雙轉(zhuǎn)子類一種，其結構為一對螺線形轉(zhuǎn)子互為主動且相互嚙合，轉(zhuǎn)子與殼體之間形成若干個與已知容積的空腔在被測介質(zhì)作用下，依靠流量計進出口微壓差推動旋向相反螺線轉(zhuǎn)子嚙合轉(zhuǎn)動，其流量與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)成正比，并通過與轉(zhuǎn)子連接的計數(shù)機構在表頭顯示其體積流量，其結構如圖1。 圖1螺旋轉(zhuǎn)子流量計工作原理圖 為了獲得科學、準確的試驗數(shù)據(jù)，在聯(lián)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(jīng)國家大流量站檢定合格，進行同工況條件數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)見表1、表2。 表1  UF—Ⅱ流量計與腰輪流量計檢定、檢測數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)重復性優(yōu)于腰輪流量計，同時表2的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，需要說明的是期間該流量計精度修正器未進行調(diào)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(diào)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(tài)，說明其數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(wěn)定性（標準要求＜0.2％，根據(jù)上述檢測比對數(shù)據(jù)，證明UF-Ⅱ能夠滿足原油外輸計量工藝要求 因此根據(jù)使用情況得出UF-Ⅱ具有如下特點： 1．轉(zhuǎn)矩均勻無脈動，液流平穩(wěn)、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(zhuǎn)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(zhì)精度變化小，尤其是精度修正器采用油浸齒輪系結構，微調(diào)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(wěn)定性。 4．性價比高，其價格只為同類產(chǎn)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(xù)使用場合再次使用時必須排盡計量腔內(nèi)空氣，以防止產(chǎn)生氣導致計量誤差大和石磨軸承損壞。 3．轉(zhuǎn)子間隙≤0.2μm介質(zhì)在計量腔內(nèi)行程較長，對計量介質(zhì)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(wǎng)并定期清洗、轉(zhuǎn)子為鑄鐵材料原油含水率≤5％，否則會產(chǎn)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(shù)據(jù)得到了貿(mào)易雙方認可，三年多來未出現(xiàn)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(tǒng)，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(zhì)經(jīng)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(fā)標準管段前后兩個檢測開關，同時給自控系統(tǒng)發(fā)出開關信號，使彈性橡膠球在此運行區(qū)間內(nèi)流量計發(fā)生的脈沖數(shù)得到累計，該自動液壓系統(tǒng)控制的四通閥，改變介質(zhì)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(shù)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(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)一些故障，降低了裝置運行效率，對此相關技術人員經(jīng)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(fā)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(zhì)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(tǒng)故障率高等問題，導致四通閥難以實現(xiàn)換向和密封功能，對此通過引進專利技術研制開發(fā)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(tǒng)，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(jù)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(diào)速工藝，使不同的速度有相應的電流頻率相對應，其優(yōu)點是： 1．解決了液壓傳動系統(tǒng)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(tài)，收到節(jié)能安全環(huán)保效果，2、流量切換平穩(wěn)，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(wěn)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(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要由微機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，、變頻器和專用頻率計數(shù)器、光纖檢測開關組成。其功能a、完成數(shù)據(jù)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(tǒng)軟件采用菜單操作，檢定過程中工藝流程及狀態(tài)參數(shù)實時動態(tài)顯示，人機界面友好，主要包括登陸系統(tǒng)、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)啟動運行、檢驗報警及數(shù)據(jù)存儲等功能同時還對φ250標準管段內(nèi)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(guī)程，對流量計檢定的可靠性和工作效率明顯提高，為貿(mào)易雙方公平公正的進行原油計量交接提供了可靠物質(zhì)保證。 1 止退機構  2 電機  3 旋轉(zhuǎn)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(mào)易雙方的經(jīng)濟利益，提高了企業(yè)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(yè)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(yè)技術監(jiān)督，  2002 （08）.