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摘要：針對(duì)化學(xué)藥劑系統(tǒng)的特點(diǎn)，從各個(gè)方面綜合比較各種流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，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(cè)量用的流量計(jì)選型解決方象，為日后的相關(guān)設(shè)計(jì)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(jì)

在海洋平臺(tái)的各種流量計(jì)的選型設(shè)計(jì)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(duì)流量?jī)x表的選型有些局限性。而近年來，隨著高壓氣田項(xiàng)目的增多，高壓力的化學(xué)藥劑注入，給流量計(jì)的選型帶來了更大的挑戰(zhàn)。在我國(guó)南海某高壓氣田項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員針對(duì)化學(xué)藥劑系統(tǒng)的特點(diǎn)，從各個(gè)方面綜合比較各種流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，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(cè)量的流量計(jì)解決方案，為類似的相關(guān)設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。

1流量計(jì)選型中存在的問題

在海洋平臺(tái)的各種流量計(jì)量設(shè)計(jì)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(jì)量要求給設(shè)計(jì)者帶來選型上的困難。例如某高壓氣田項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(duì)于項(xiàng)目的工況，要求流量計(jì)能夠滿足小流量、高壓力、高粘度介質(zhì)的測(cè)量，并且測(cè)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(tái)上常規(guī)應(yīng)用的金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)無法測(cè)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(jì)的測(cè)量范圍，也無法滿足計(jì)量精度的要求。

2流量計(jì)選型方案分析

為了解決化學(xué)藥劑系統(tǒng)流量計(jì)選型的困難，此次綜合比較了各個(gè)廠家的科氏質(zhì)量流量計(jì)、容積流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)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(jì)選型的解決方案。為以后項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和選型提供參考，很好的解決了化學(xué)藥劑系統(tǒng)流量計(jì)選型的難題。

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

表1流量計(jì)參數(shù)對(duì)比

最小1，孔/6最小最小0.2L/h精度

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

從操作維修的角度來說，質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)量少，而容積式流量計(jì)可動(dòng)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(jì)比小容積式流量計(jì)具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

3科式質(zhì)量流量計(jì)原理及特點(diǎn)

科式質(zhì)量流量計(jì)是基于科里奧利力的原理設(shè)計(jì)的。質(zhì)量流量計(jì)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(diǎn)以速度V在對(duì)P軸作角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)感受2個(gè)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(yùn)動(dòng)，在質(zhì)點(diǎn)的α_t方向上作用著科里奧利力 F_c=2ωVm，而管道對(duì)質(zhì)點(diǎn)作用著一個(gè)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(zhǎng)度△L的管道都將受到一個(gè)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(cè)量在旋轉(zhuǎn)管中流動(dòng)流體所產(chǎn)生的科里奧利力就可以測(cè)得流體的質(zhì)量流量。這就是科式質(zhì)量流量計(jì)的原理。

科式質(zhì)量流量計(jì)的主要特點(diǎn)為：

（1）測(cè)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(cè)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(jì)量中。

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

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

（4）測(cè)量精度高±1%，重復(fù)性±0.025%。在海上平臺(tái)上使用的化學(xué)藥劑價(jià)格昂貴，選擇高精度的計(jì)量?jī)x表可以帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。

（5）適用于小管徑流量的測(cè)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(hào)，能提供高、低流量的報(bào)警值，介質(zhì)的密度、溫度。并且流量計(jì)本身具有各種自診斷功能，提高了流量計(jì)的可靠性。

（7）LCD現(xiàn)場(chǎng)顯示屏能夠就地顯示測(cè)量值，精確地顯示瞬時(shí)流量和累計(jì)流量，具有復(fù)位功能，現(xiàn)場(chǎng)操作維護(hù)人員能夠簡(jiǎn)便直觀地對(duì)生產(chǎn)工藝工況進(jìn)行了解。

（8）無可動(dòng)部件，管道內(nèi)無障礙物，測(cè)量元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)操作量小。

（9）價(jià)格適中，相比容積式流量計(jì)具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

4結(jié)束語

通過對(duì)比幾種流量計(jì)的參數(shù)和特點(diǎn)，最終選用了微小管徑科氏質(zhì)量流量計(jì)用于測(cè)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(diǎn)的同時(shí)，具有更好的經(jīng)濟(jì)性，為類似工作提供參考。