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摘要：針對化學(xué)藥劑系統(tǒng)的特點，從各個方面綜合比較各種流量計的優(yōu)缺點，進(jìn)行篩選北較，研究完成了用于小流量、高粘度、高壓力藥劑測量用的流量計選型解決方象，為日后的相關(guān)設(shè)計工作提供了指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：小流量；高粘度；高壓力；化學(xué)藥劑；質(zhì)量流量計

在海洋平臺的各種流量計的選型設(shè)計中，由于化學(xué)藥劑系統(tǒng)中的特殊工況（介質(zhì)流量范圍小、粘度高，管道尺寸小），使得對流量儀表的選型有些局限性。而近年來，隨著高壓氣田項目的增多，高壓力的化學(xué)藥劑注入，給流量計的選型帶來了更大的挑戰(zhàn)。在我國南海某高壓氣田項目中，設(shè)計人員針對化學(xué)藥劑系統(tǒng)的特點，從各個方面綜合比較各種流量計的優(yōu)缺點，進(jìn)行篩選比較，研究完成了用于小流量、高粘度、高壓力藥劑測量的流量計解決方案，為類似的相關(guān)設(shè)計提供了指導(dǎo)。

1流量計選型中存在的問題

在海洋平臺的各種流量計量設(shè)計過程中，化學(xué)藥劑中的油性藥劑通常以其小流量、高粘度的計量要求給設(shè)計者帶來選型上的困難。例如某高壓氣田項目設(shè)計過程中，化學(xué)藥劑在AMB~43℃的操作溫度下，粘度高達(dá)300cP，流量只有0.4~2.2L/h，壓力卻達(dá)到了13500kPaG

對于項目的工況，要求流量計能夠滿足小流量、高壓力、高粘度介質(zhì)的測量，并且測量需要有較高的精度，不僅如此，管道尺寸小于1”，材質(zhì)要求較高。海洋平臺上常規(guī)應(yīng)用的金屬轉(zhuǎn)子流量計無法測量如此高粘度的化學(xué)藥劑，并且流量范圍要求超出了金屬轉(zhuǎn)子流量計的測量范圍，也無法滿足計量精度的要求。

2流量計選型方案分析

為了解決化學(xué)藥劑系統(tǒng)流量計選型的困難，此次綜合比較了各個廠家的科氏質(zhì)量流量計、容積流量計、轉(zhuǎn)子流量計的優(yōu)缺點，針對各種化學(xué)藥劑注入的工況，確定了化學(xué)藥劑系統(tǒng)流量計選型的解決方案。為以后項目的設(shè)計和選型提供參考，很好的解決了化學(xué)藥劑系統(tǒng)流量計選型的難題。

從表1中可以看出：金屬轉(zhuǎn)子流量計適用于較小流量，低粘度、高壓力藥劑的測量。

表1流量計參數(shù)對比

最小1，孔/6最小最小0.2L/h精度

科氏質(zhì)量流量計和小流量容積流量計都能夠滿足要求小流量、高粘度、高壓力的測量要求，并且兩種流量計都具有較高的測量精度。從對比可知，質(zhì)量流量計可測量更低的流量，而小容積式流量計可以適用更高的壓力等級。

從操作維修的角度來說，質(zhì)量流量計測量元件結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)量少，而容積式流量計可動部件較多，維修工作量較大。

在同等的工況條件下，微小管徑質(zhì)量流量計比小容積式流量計具有更好的經(jīng)濟性。

3科式質(zhì)量流量計原理及特點

科式質(zhì)量流量計是基于科里奧利力的原理設(shè)計的。質(zhì)量流量計是根據(jù)牛頓第二定律：質(zhì)量×加速度（F=ma）=力，當(dāng)質(zhì)量為m的質(zhì)點以速度V在對P軸作角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動時，質(zhì)點感受2個不同方向的加速度和力。

（1）向心加速度α_r，即為法向加速度，α_r=ω_r，其方向朝向P軸：

（2）切向角速度α_t，也就是科里奧利加速度，α_t=2ωV，科里奧利加速度α_t方向與法向加速度α_r方向垂直。由于復(fù)合運動，在質(zhì)點的α_t方向上作用著科里奧利力 F_c=2ωVm，而管道對質(zhì)點作用著一個反向力-F_c=-2ωVm。

以恒定速度V通過旋轉(zhuǎn)的管道中的密度為ρ的流體，任何一段長度△L的管道都將受到一個為△F_c的切向科里奧利力，即為：

△F_c=2ωVA△L   （1）

式中：A一管道內(nèi)部的流通截面積。

由于存在關(guān)系式，質(zhì)量流量等于ρVA，即：

mq=ρVA        （2）

將（2）代入（1）式中，得

△F_c=2ωqm△L  （3）

根據(jù)上述關(guān)系式（3），由此得出：直接或間接測量在旋轉(zhuǎn)管中流動流體所產(chǎn)生的科里奧利力就可以測得流體的質(zhì)量流量。這就是科式質(zhì)量流量計的原理。

科式質(zhì)量流量計的主要特點為：

（1）測量性能不受介質(zhì)粘度的影響，避免了因介質(zhì)粘度過高而影響儀表測量值的問題。被廣泛的應(yīng)用于石油化工產(chǎn)品、各種防腐藥劑、催化劑、原油、油脂等介質(zhì)的計量中。

（2）測量值不受管道內(nèi)流體的影響，安裝時無上、下游直管段長度的要求。

（3）能夠測量小流量范圍的介質(zhì)，流量范圍在1~550L/h時不會影響測量精度，從而解決了小流量測量的盲區(qū)。

（4）測量精度高±1%，重復(fù)性±0.025%。在海上平臺上使用的化學(xué)藥劑價格昂貴，選擇高精度的計量儀表可以帶來更好的經(jīng)濟效益。

（5）適用于小管徑流量的測量，滿足注入系統(tǒng)小尺寸的要求。

（6）智能儀表能夠提供遠(yuǎn)傳的4~20mA+HART信號，能提供高、低流量的報警值，介質(zhì)的密度、溫度。并且流量計本身具有各種自診斷功能，提高了流量計的可靠性。

（7）LCD現(xiàn)場顯示屏能夠就地顯示測量值，精確地顯示瞬時流量和累計流量，具有復(fù)位功能，現(xiàn)場操作維護(hù)人員能夠簡便直觀地對生產(chǎn)工藝工況進(jìn)行了解。

（8）無可動部件，管道內(nèi)無障礙物，測量元件結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)操作量小。

（9）價格適中，相比容積式流量計具有更好的經(jīng)濟性。

4結(jié)束語

通過對比幾種流量計的參數(shù)和特點，最終選用了微小管徑科氏質(zhì)量流量計用于測量小流量、高粘度、高壓力藥劑，在兼顧可用性、操作性和維修方便等優(yōu)點的同時，具有更好的經(jīng)濟性，為類似工作提供參考。