原油流量计,原油质量流量计

    前言

    科里奥利质量流量计在流量测量技术方面具有许多优点，包括直接进行质量流量和密度测量，无特殊管道要求和无校准偏移，没有轴承、齿轮等传动部件日常维护量小等优点，目前在胜利油田有着较为广泛的应用。如孤东采油厂的四个采油矿采用了罗斯蒙特公司生产的4台质量流量计用于原油交接，主要是应用了质量流量计的直接进行质量流量的测量的功能。纯梁采油厂首站安装的20多台质量流量计用于分队计量，主要应用了质量流量计的密度测量的功能，通过测量各队来液量的密度来推算含水原油中的含油量，从而达到分队计量的目的。质量流量计自身的优点使其在胜利油田的原油计量上有着较为广泛的应用，目前使用的数量在几百台以上。但由于原油中一些化学物质的存在，质量流量计长时间使用会造成测量管管壁结垢，从而影响质量流量和密度测量的准确性，影响了该类型流量计在油田的推广和使用。要确保质量流量计的正常使用，必须定期对流量计清洗、除垢，然后通过标定确定仪表新的组态参数。

    1. 质量流量计的测量原理

    科氏质量流量计由两部分组成：一是传感器；二是转换器。转换器包括激振器、拾振器、位移检测器、时间差检测器及放大电路等几个部分，其作用是使振动管产生振动并处理来自振动管的信息，以实现参数检测。流体流经振动管时，流体的质量流量参数和密度参数分别被转换成时间变量和频率变量，由转换器检测并处理。振动管有u形、环形、直管形等多种形状，但基本原理相同，这里以u形管式为例说明质量流量计的测量原理。

    对于u形振动管而言，振动的频率与流体密度数学模型如下：

    式中f为振动管振动频率；P为被测液体在工作状态下的密度；在一定的温度条件下K1、K2是与U形振动管结构参数和材质有关的常量。因此，密度的测量精度取决于频率的测量精度。

    对于u形振动管而言，振动的时间差与质量流量数学模型如下：

    式中K_s、r为常数。因而流过质量流量计的质量流量Q与时间差△t成正比。

    2. 质量流量计的检定方法

    检定是指按照相应的检定规程进行检查、试验，确定流量计是否符合检定规程的技术要求，并出具检定证书或检定结果通知书。流量计检定一般给出下列技术指标：流量范围；准确度等级；（流量测量扩展不确定度，覆盖因子）；基本误差；重复性。

    静态质量法液体流量标准装置是目前开展质量流量计检定的主要标准装置。一般由液体循环系统、试验管段、称量系统、换向装置和控制和数据处理系统等组成。液体循环系统包括储水池、水泵、稳压罐、阀门等组成；试验管路包括气动（手动）夹器、被检流量计及其上下游直管段。称量系统包括电子称、显示仪；换向装置包括换向器和电磁阀。

    检定流量计时，通过流量调节阀将流量调整到相应的检定点上，通过计算机控制系统设置予称值，通过计算机发出控制指令给电磁阀，电磁阀控制换向器换向将流入旁通的流体切入称量容器。同步行程开关控制计数器和称量显示器开始记录被检流量计经过的脉冲数。当流入称量容器的流体质量达到设置的予称值时，由计算机发出控制指令使电磁阀控制换向器换向，将流体迅速切向旁通，脉冲采集装置停止脉冲计数。称量显示器的称量值与计数器的脉冲值进行比较，通过脉冲当量换算就可以计算出被检流量计的误差。

    3. 原油质量流量计产品技术参数
产品名称：原油流量计，原油质量流量计
适用介质：液体（如：纯水、柴油、汽油等）
口　　径：DN3～DN100mm
公称压力：0.6～10MPa
工况温度：-200～+40℃（低温型），-20～+500℃（高温型），更高温度与工厂定制
精　    度：±0.2%FS
量 程 比：1：10（更宽量程请与厂家联系）
壳体材质：不锈钢
供电方式：外供24VDC
输出信号：4～20mA二线制；脉冲0～1000HZ；RS485
防护等级：IP65
防爆标志：本安型ExiallCT4；隔爆型ExdllCT4
表头显示：累积流量；瞬时流量；介质密度；介质温度
连接方式：螺纹连接(DN3-10mm)、法兰连接(DN15-100mm)。

科氏力蒽油质量流量计优缺点
原油质量流量计优点
科里奥利质量流量计直接测量质量流量，有很高的测量精确度。
可测量流体范围广泛，包括高粘度液的各种液体、含有固形物的浆液、含有微量气体的液体、有足够密度的中高压气体。
测量管的振动幅小，可视作非活动件，测量管路内件和活动件。
对应对迎流流速分布不敏感，因而无上下游直管段要求。
测量值对流体粘度不敏感，流体密度变化对测量值得值的影响微小。
可做多参数测量，如同期测量密度，并由此派生出测量溶液中溶质所含的浓度。

原油质量流量计缺点
科里奥利质量流量计零点不稳定形成零点漂移，影响其精确度的进一步提高，使得许多型号仪表只得采用将总误差分为基本误差和零点不稳定度量两部分。
科里奥利质量流量计不能用于测量低密度介质和低压气体；液体中含气量超过某一限制（按型号而异）会显着著影响测量值。
科里奥利质量流量计对外界振动干扰较为敏感，为防止管道振动影响，大部分型号科里奥利质量流量计的流量传感器安装固定要求较高。
不能用于较大管径，目前尚局限于150（200）mm以下。
测量管内壁磨损腐蚀或沉积结垢会影响测量精确度，尤其对薄壁管测量管的科里奥利质量流量计更为显着。
压力损失较大，与容积式仪表相当，有些型号科里奥利质量流量计甚至比容积式仪表大99%。
大部分型号科里奥利质量流量计重量和体积较大。

    4. 原油质量流量计使用中存在的问题

    用于单井计量的原油质量流量计，由于被测介质中一些化学物质的存在，流量计在运行一段时间后会造成质量流量计测量管管壁结垢，垢的成分十分复杂，主要由沥青、蜡、硫化物、碳化物等组成。在流量计测量管内壁的垢将影响到质量流量和密度测量的准确性，从而影响质量流量计正常的计量性能造成比较大的计量误差。要确保质量流量计的正常使用，必须定期对流量计进行清洗、除垢，然后再次检定以确定仪表新的组态参数，才可重新投入使用。

    5. 原油质量流量计的检定过程

    根据质量流量计应用的现场条件和使用的时间长短，确定质量流量计的检定步骤和过程。一般来说，应用于工矿比较复杂的原油质量流量计在安装到试验管路前必须经过清洗、除垢然后才能正式检定。

    油污清洗：先将质量流量计安装到固定的清洗装置上，在加药箱内加入热水和适量的清洗剂，通过离心泵使管道内的清洗剂通过质量流量计强制进行循环，直至将质量流量计内的油污清洗干净。如果质量流量计测量管内壁覆着的油污用清洗剂无法清除干净，可以采取加入柴油通过浸泡、强制循环的办法清除油污。

    垢的清洗：质量流量计测量管内的油污清除干净以后，可以用内窥镜观察质量流量计测量管内壁上结垢的情况，取出一小块垢样对其进行化验分析，然后通过配比一定的酸溶液通过一定时间的浸泡清除测量管内壁的垢成分。

    清洗质量检查：在完成以上两道程序以后，可以用内窥镜来检查质量流量计测量管内壁的清洗情况，如果基本恢复到出厂时的状态，则可以按照质量流量计的检定方法开始检定。

    检定结果的分析：参照质量流量计出厂时的组态（或上次检定后的组态），如果检定完毕的质量流量计的流量校准系数基本吻合，说明清洗的质量符合要求流量计可以重新投入使用。否则应该仔细检查测量管内壁是否有未清除掉的垢，然后通过物理或化学的方法重新进行清洗，直至检定的结果符合要求。

    6.  质量流量计清洗质量与检定结果的关系

    按照速度流量计检定规程的技术要求，质量流量计检定时的技术指标主要有仪表误差、仪表重复性和密度误差等内容。根据质量流量计的测量原理可知，由于原油质量流量计的测量管壁如果有没有清除掉的垢等附着物，将导致测量管出厂时固有的刚性发生变化，从而影响质量流量和密度测量的准确性。

    7. 结论

    随着质量流量计在油田的广泛应用，特别是在原油计量和单井计量广泛使用，对于质量流量计的检定也就有了更高的要求。质量流量计在检定前，检定人员应该采取必要的技术手段清除管壁的结垢，尽量使质量流量计恢复到出厂时的原有状态，保证被检测仪表的检测状态，延长使用寿命。同时通过被检质量流量计清洗前后流量误差、密度误差数据分析对比，找到质量流量计合理的检定周期，确保油田质量流量计的可靠计量。