流量计量与检测装置的应用与改造（转载）

流量计量与检测装置的应用与改造（转载）

作者：吴君 龚中伟 张可林 王德勇

单位：江苏油田分公司试采一厂

【摘要】 江苏油田分公司采油厂重视原油外输计量、检定工作，进行了UF—Ⅱ螺旋转子流量计在现场应用比对，使该型号流量计得到较好应用；同时通过LJG-2型体积管流量检定装置技术改造，研制开发了新型四通阀和自控系统，提高了装置技术性能，确保原油外输计量误差小于国家标准，维护了贸易双方经济利益。 【关健词】UF—2流量计   引进应用     体积管四通阀   技术改造 1  引言 外输流量计承担着石油企业原油的销售计量任务，是联系石油、石化企业效益与信誉的钮带，其工作性能与计量准确度必须符合相关国家标准，同时还需按照强制检定计量器具要求，每隔6个月由国家授权认可的计量技术检定机构对其进行检定；同时还加强体积管流量检定装置的管理和技术改造工作，通过四通阀和自控系统研制开发，提高了流量计检定准确度，确保原油外输计量误差符合国家标准。 2  UF—2螺旋转子流量计引进应用   目前按照SY/T5398—91《原油天然气稳定轻烃交接计量站计量器具配备规范》，原油外输计量必须采用容积式流量计作为体积计量器具，在国内众多的容积式流量计型号当中，腰轮流量计、金属刮板流量计和双转子流量计因其生产和应用技术比较成熟，在石油、石化企业得到了广泛的应用。 腰轮流量计由于几年前部分骨干生产厂家因产品质量下降，并因之涉及多起计量纠纷，在市场中的份额逐渐减少。 金属刮板流量计因国内产品尚未走向成熟，，在现场应用的原油外输以进口产品为主，因其产品价格较高，在中小石油企业应用较少。 最近几年双转子流量计的应用逐渐引起关注，因其推向市场时间不长，在国内主要应用于成品油计量，但原油是一种物理性质随温度、压力等参数变化影响较大的介质，且不同的地质区块、构造所产原油的粘度密度也不相同，因此对计量原油的流量计工况条件要比物理性质相对稳定的成品原油要高，对其用于原油计量必须进行比对试验才能得出结论。 江苏油田目前年产原油100万吨，有6个原油外输站12台原油外输流量计，由于点多面广，站库计量工艺改造投资成本较大，同时在2000年购置的一批腰轮流量计不断出现检定周期内精度超差现象，自2001年开始，尝试应用由中日合资合肥奥巴尔公司生产的UF—2螺旋转子流量计，该流量计属双转子类一种，其结构为一对螺线形转子互为主动且相互啮合，转子与壳体之间形成若干个与已知容积的空腔在被测介质作用下，依靠流量计进出口微压差推动旋向相反螺线转子啮合转动，其流量与转子转数成正比，并通过与转子连接的计数机构在表头显示其体积流量，其结构如图1。 图1螺旋转子流量计工作原理图 为了获得科学、准确的试验数据，在联大站将一台编号为81-023的UF-2与3＃腰轮串接安装，两台流量计均经国家大流量站检定合格，进行同工况条件数据比对，其比对一个检定周期（180d）。期间用体积管进行了三次加密测试，其检测和比对数据见表1、表2。 表1  UF—Ⅱ流量计与腰轮流量计检定、检测数据表 日期 腰轮流量计 （编号971205）E% UF-Ⅱ 流  量  计 （编号81-023）E% 备注 140 m3/h 90 m3/h 140 m3/h 90 m3/h 4月13日 0.12 0.10 0.05 0.06 周期检定 6月2日 0.001 0.05 0.06 0.05 加密测试 8月16日 0.10 0.12 0.04 0.05 加密测试 9月15日 0.04 0.05 0.05 0.06 加密测试 重复性% 0.12 0.07 0.02 0.01 E% 为流量计基本误差 表2  UF-Ⅱ与腰轮流量计比对数据表 单位：m3 日期 腰轮流量计输油量  m3 UF-Ⅱ流量计输油量 m3 比对差值  m3 误差% 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 合计 62880.10 62847.401 32.699 0.050 从表1可看出UF—Ⅱ流量计与腰轮流量计均未超出±0.2％的基本误差，但UF—Ⅱ数据重复性优于腰轮流量计，同时表2的数据比对平均误差为0.05％，小于±0.35%误差范围。 表3  UF—Ⅱ流量计检定、测试数据表 编号81—023 E%            检定、测试时间 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为该流量计2001年4月至2003年4月体积管检定数据，需要说明的是期间该流量计精度修正器未进行调整，以下是一台编号为82-035UF-Ⅱ流量计与编号971205的腰轮流量计2001年4月至2002年10月在150m3/h流量体积管检定误差特性曲线，期间UF-Ⅱ流量计器差未作调整。 2002/10 2002/4 2001/4 2001/10 曲线1 曲线2 0.2 0.1 -0.1 -0.2 E% 从上述曲线图上可以看出，曲线1代表UF-2流量计，误差特性曲线基本成直线状态，说明其数据重复性较好。衡量一台流量计有两个重要指标，即各流量点检测数据具有较好的重复性（标准要求＜0.1％，也就是误差——流量特性曲线需要保持良好的斜率特性，简称线性，其次流量计具有较长时间运行后的精度稳定性（标准要求＜0.2％，根据上述检测比对数据，证明UF-Ⅱ能够满足原油外输计量工艺要求 因此根据使用情况得出UF-Ⅱ具有如下特点： 1．转矩均匀无脉动，液流平稳、震动及噪声很低。 2．结构简单、精巧，便于维护，直接啮合式的转子接触部分无滑动，使用寿命长。 3．压力损失≤0.06MPa，量程比1：10，漏流量低，对不同粘度计量介质精度变化小，尤其是精度修正器采用油浸齿轮系结构，微调精度0.05％，无需加注润滑油，减少了齿轮间的机械磨损，保持了流量计精度稳定性。 4．性价比高，其价格只为同类产品的1/3。 UF-2选型使用中的注意点： 1．由于采用单壳体结构，最高泵压≤2.0MPa，对高压长输管线不适宜使用。 2．非连续使用场合再次使用时必须排尽计量腔内空气，以防止产生气导致计量误差大和石磨轴承损坏。 3．转子间隙≤0.2μm介质在计量腔内行程较长，对计量介质纯净度要求比其他容积式流量计高，需使用≥40目不锈钢滤网并定期清洗、转子为铸铁材料原油含水率≤5％，否则会产生锈蚀影响使用。 4．目前UF-Ⅱ在各原油集输站得到了推广应用，其计量数据得到了贸易双方认可，三年多来未出现计量纠纷。 3  流量计检定和体积管技术改造 我厂采用LJG-22型体积管流量检定装置（简称装置）作为外输流量计量值传递的标准器，装置主要由四通换向阀、液压及电气控制系统，标准管段、附属管线四大部分组成，其检定工艺如图2所示。 图2 体积管检定流量计工艺图 其工作原理是被检介质经过流量计进入体积管，推动弹性橡胶球运行，橡胶球在运行过程中分别触发标准管段前后两个检测开关，同时给自控系统发出开关信号，使弹性橡胶球在此运行区间内流量计发生的脉冲数得到累计，该自动液压系统控制的四通阀，改变介质的流向，使弹性橡胶球反向运行直至结束。以流量计前后两次脉冲数累计值与体积管标准容积值比较，得到本次流量计基本误差。 装置作为一台机电一体化设备，运行十年来，标准管段、液压及电气控制系统陆续出现一些故障，降低了装置运行效率，对此相关技术人员经过试验摸索实施 技术改造，完成了两项新型工艺技术的开发与应用。 1．自动四通换向阀的研究与应用 四通阀使装置中一个核心部件，起着检定介质改变流向与密封作用，其工作性能直接影响检定工作效率与流量计准确度。 由于原有四通阀存在壳体腐蚀，连杆弯曲变形和液压传动系统故障率高等问题，导致四通阀难以实现换向和密封功能，对此通过引进专利技术研制开发了新型电动四通换向阀，新型四通换向阀去除了结构复杂、故障率高的液压系统，并将阀体改为锥筒形状，在Z型阀芯上安装了两道倒梯形硅胶密封圈，增大了密封截面，消除了“O”型密封圈存在的扭切等缺陷，其结构如图3所示。 在研制过程中根据四通阀在阀芯上提、换向、密封过程中有速度变换要求，为防止造成传动齿轮和密封件的损坏，引用了变频调速工艺，使不同的速度有相应的电流频率相对应，其优点是： 1．解决了液压传动系统存在耗能、渗漏、噪音等问题，由于安装了自缩止退机构，阀芯密封到位直至下一工作行程，电机均处于失电状态，收到节能安全环保效果，2、流量切换平稳，采用锥体密封形式，降低了流体流向急剧改变时对橡胶球的扰动，提高了检定操作的稳定性和可靠性。3、流量切换憋压、无脉动，在250m3/h大流量工作时无震动，换向速度快，操作简便。 2．自动控制及数据处理系统 该系统主要由微机系统、数据采集系统，、变频器和专用频率计数器、光纤检测开关组成。其功能a、完成数据处理和输出b、进行温度、压力、流量计光电脉冲信号采集和检测开关信号控制c、变频器用于四通阀工作时的电流控制。 系统软件采用菜单操作，检定过程中工艺流程及状态参数实时动态显示，人机界面友好，主要包括登陆系统、系统配置、系统启动运行、检验报警及数据存储等功能同时还对φ250标准管段内壁除锈，涂新型聚酯涂层，使表面粗糙度、椭圆度符合工艺要求，并安装了光纤信号检测开关，使流量计检定控制更加准确可靠。 装置实施改造后，技术性能符合JJG209-94体积管检定规程，对流量计检定的可靠性和工作效率明显提高，为贸易双方公平公正的进行原油计量交接提供了可靠物质保证。 1 止退机构  2 电机  3 旋转圈  4 密封圈  5 挡圈 6 阀芯  7 阀体  8  检漏孔 图3 电动四通阀 4  结束语 通过计量技术改造，江苏油田采油厂原油外输计量、检定工作取得了长足进步，原油外输计量误差≤±0.35%，维护了贸易双方的经济利益，提高了企业信誉。 参考文献 [1] 蔡武昌等. 流量测量方法和仪表的选用. 化学工业出版社， 2001. [2] 苏彦勋. 流量计量与测试 中国计量出版社，  1992. [3] 熊建华. UF—2流量计的应用与检定装置改造.  油气储运 2004 （05）. [4] 龚中伟. 采油厂计量器具的选型使用与检定. 石油工业技术监督，  2002 （08）.