摘要:文章主要(yao)介紹了海洋平台(tai)常用流量計 的原(yuán)理和特點，結合海(hai)洋平台的特點叙(xù)述了流量計🚶‍♀️選型(xing)時的注意事項，并(bìng)給出了海洋平台(tai)常用流量計的選(xuan)型原則和計算方(fāng)法，爲海洋平台選(xuan)出合适的流⛷️量計(ji)提供了一種方案(an)。
　　流量計量是海洋(yáng)平台計量的重要(yao)組成部分之海洋(yáng)平台空間緊張，油(yóu)氣生産設施布置(zhi)緊湊，距離陸💯地較(jiào)遠，一旦發🈲生風險(xiǎn)，輕則影響生産，重(zhòng)則導緻平台火災(zai)和原油洩漏，造成(chéng)重大經濟損失和(he)惡劣的社會影響(xiǎng)。因此做好工作流(liu)量計的選型，對保(bao)證生産質量、提高(gao)生産效率等具有(yǒu)重要的作用。
　　流量(liang)計量是一項極其(qí)複雜的工作，需要(yao)考慮各種環境因(yin)素、被測介質的理(lǐ)化特性、被測介質(zhi)當前的工藝參數(shù)等。流量測量方法(fǎ)很多，流量儀表的(de)種類更是繁多，可(kě)供工業用的流量(liàng)✔️計量儀表就有60多(duo)種”。每種産品适用(yòng)性和局限性都☀️不(bu)一樣。目前，海洋平(ping)⛱️台可選的流量計(ji)類型主要有科氏(shi)質量流量計、超聲(shēng)波流量計、容積式(shì)流量計、孔闆流量(liang)計、電磁流量計、渦(wō)輪流量計、渦街流(liú)量計、轉子流♻️量計(ji)、V錐型流量計、靶式(shi)流量計等。
1海洋平(ping)台常用流量計的(de)原理及特點
1.1科氏(shì)質量流量計
　　科氏(shì)質量流量計的傳(chuan)感器内有2個平行(háng)流管，中間設有驅(qu)動線圈，兩端設有(you)檢測線圈。當發射(shè)機提供的激勵電(diàn)壓加到驅🔱動線圈(quan)上，振動管在往複(fu)周期中振動，流體(tǐ)流過傳感器的振(zhèn)動管時，振動管就(jiu)會産生科氏力效(xiào)應，使振動管産生(shēng)扭轉振動。安裝在(zai)🌈振動管兩端的檢(jiǎn)測線圈⚽将産生2組(zǔ)不同相位的信🙇‍♀️号(hào)，2個信号的相☔位差(chà)與流體通過傳感(gǎn)器的質🌂量流🏃🏻‍♂️量成(chéng)正比。
　　優點:直接測(cè)量流體的質量流(liú)量，測量精度高;測(cè)量㊙️範圍廣☎️泛;測量(liàng)管的振動幅小，可(kě)視作非活動件，無(wu)擾流件和活動件(jiàn);測量值對迎流流(liú)速分布不敏感、對(dui)流體黏度不敏感(gan);流🌈體密度對測量(liàng)值影響微小。缺點(diǎn):零點✊不穩定;不能(néng)用于測量低密度(dù)♉介質和低壓氣體(ti);容易受到振動幹(gàn)擾;無法測量大管(guǎn)徑;測量管内壁沉(chen)積結🚶垢或磨損腐(fǔ)蝕👄會嚴重影響測(cè)量精🎯度”;壓損大;重(zhong)量較大，體積♌較大(da);價格昂貴。
1.2超聲波(bo)流量計
　　超聲波流(liu)量計 是指基于超(chao)聲波在流動介質(zhi)中傳播速度等于(yú)被測介質的平🌈均(jun1)流速與聲波在靜(jing)止介質中速度的(de)矢量和的🥰原理開(kai)發☀️的流量計，主要(yào)有多普勒式、時差(chà)式、波☀️束偏移式、噪(zào)聲式及相關式等(deng)類型田。海洋平台(tái)通常采用多聲道(dao)、時差式😄。時差式基(ji)本原理:超👌聲波沿(yán)流體正向傳播和(he)其沿流體逆向傳(chuan)播的速度不同會(huì)引起時差。采用2(多(duō))個超聲波發送器(qi)(UA和UB)和2(多)個超聲👨‍❤️‍👨波(bō)接收(RA和RB)，2組取🌏自同(tong)一聲源的聲波在(zai)UA與RA之間和UB與RB之間(jian)分别傳送，這2組聲(shēng)波與管道均成α角(jiao)(α=45°)，超聲波流量計原(yuán)理示意圖見圖1。向(xiang)下遊發射的超聲(shēng)波會被流體加速(sù)，而向.上遊發射的(de)超聲波會被延遲(chí)，其時間差與流體(ti)流速成正比。。也可(kě)以發送正👈弦波🐉信(xin)号測量2(多)組聲波(bo)之間的相移來計(jì)算出流體的流速(sù)。
 
　　優點:可作非接觸(chù)測量，無擾流，無壓(yā)損;可測量大尺寸(cùn)管道，在無法實現(xian)實流校驗時可選(xuǎn)擇超聲波流量計(ji);可測量非導電性(xing)流♈體。缺點:耐溫性(xing)能不高;抗🌈幹擾能(neng)力差;直管段要求(qiú)嚴格;結垢會嚴重(zhòng)影響測量精度及(ji)測量精度;可靠性(xìng)、精度等級不高;重(zhong)複性差、使用壽命(ming)短、價格較高，超聲(sheng)流量計(時差式)隻(zhī)能用于潔淨流體(tǐ)👅。
1.3容積式流量計
　　容(róng)積式流量測量是(shi)采用固定的小容(róng)積來反複計量通(tōng)過流量計的流體(tǐ)體積。在容積式流(liu)量計内部必須具(ju)有一個或多個标(biāo)準容積的空間，通(tōng)常稱爲“計量空間(jiān)”，該空💜間由儀表殼(ke)體内壁和流量計(jì)轉動部件組成。流(liú)體通過♊會帶動流(liu)量計的轉動部件(jiàn)旋㊙️轉，在這個過程(cheng)中，流體一🔴次又一(yī)次地充滿計量空(kōng)📐間，然後在一次又(yòu)一次地排出。在一(yī)定條件下，該計量(liang)空間的容積是固(gù)定的，測得流量🐪計(jì)轉動部件的旋轉(zhuǎn)次數，即可以計算(suàn)得到通過流量計(ji)的流體流量的累(lèi)積值。
　　優點:計量精(jing)度高;無直管段要(yào)求，能用于高黏度(du)、低✉️雷諾🐆數流體🐉的(de)測量;可選直讀式(shì)儀表，無需外部能(neng)源(也可采用锂🌐電(diàn)池供電)，可直接測(ce)量累積流量。缺💜點(diǎn):結構🐇複雜，體積大(dà);對被測介✊質種類(lei)、潔淨度和相态要(yào)求較高;不能用🏃于(yu)高溫和低溫工況(kuàng);産生較大噪聲和(he)振動。
1.4孔闆流量計(jì)
　　孔闆流量計 是由(yóu)标準孔闆和 差壓(ya)變送器 配套組成(cheng)的流量計量儀表(biǎo)，屬于差壓式流量(liàng)計的🐕一種。它是以(yǐ)流動連續性方程(chéng)和伯努利方程式(shi)爲基礎，當充滿管(guan)🌂道的流體流經标(biāo)準孔闆時，在孔闆(pǎn)✂️的節流孔處流體(ti)流速加快，在孔闆(pǎn)前後産生了壓㊙️差(cha)，流體的流量越大(dà)，在孔闆前後産生(shēng)的壓差越大，便可(ke)通過測量壓差來(lai)計算出流體流量(liang)。
　　優點:标準節流孔(kǒng)闆無需實流校準(zhǔn);結構簡單、易于複(fu)🌈制🐕;性能💞穩定可靠(kao);應用廣泛，價格低(dī)廉。缺點:長期使用(yong)🌏精度下降，需要适(shì)時保養;重複性、精(jīng)度不高，測量範圍(wei)🈲窄，受流體雷諾數(shù)影響較大;安裝要(yào)求較高;壓損大，長(zhang)期運行和後期保(bao)養費用高。
1.5電磁流(liú)量計.
　　電磁流量計(jì) 是依據法拉第電(dian)磁感應定律研發(fā)的适用于多數可(ke)導電⭕介質的流量(liang)計。根據該原理，在(zài)導管垂直方向施(shi)✉️加一個交變的🈲磁(ci)場，并在流量計絕(jué)緣襯裏的内壁兩(liǎng)側設置2台配套☔電(dian)極，兩電極的連.線(xiàn)既與導管軸線垂(chuí)直，又與磁㊙️場方向(xiàng)垂直，當流體流經(jīng)導管⭐時，因切割磁(cí)感線，2個電極上就(jiù)産生感應電動勢(shì)，該😄感應電動勢與(yu)流量成正比，通過(guò)測量該電動勢的(de)大小可計算出管(guǎn)内流動的流體的(de)流量。
　　優點:不受流(liu)體密度、黏度、溫度(dù)、壓力等物.理性質(zhi)變化的影響🏒;無擾(rao)流，無壓損，特别适(shi)合漿液測量;耐腐(fǔ)☎️蝕、耐磨損🛀;功耗低(dī)、零點穩定、精度高(gao);可雙向測量;傳感(gan)器使用壽命極長(zhang);所需的直管段較(jiao)短。缺點:無法測量(liàng)含有大量氣體的(de)液體;被測液體的(de)電導率須🧑🏾‍🤝‍🧑🏼高于10-5S/cm;不(bú)能用于高溫和高(gao)壓流體的測量;易(yi)受外界🆚環境電磁(cí)場的幹擾。
1.6渦輪流(liu)量計
　　渦輪流量計(ji) 是應用力學原理(li)進行流量測量的(de)典.型流量計。流㊙️體(ti)通過管道時帶動(dòng)渦輪旋轉，在--定條(tiao)件下，測得轉動部(bu)💜件的旋轉速度，渦(wo)輪的轉速與流量(liang)成正比，通過測量(liang)渦輪的轉速可💞計(ji)算出管内流動流(liú)體的流量。
　　優點:精(jīng)度高，能耗少，重複(fu)性好，無零點漂移(yi)，結構緊湊。缺點:校(xiao)準時效不長，需要(yào)定期校準;流體物(wu)性對流量特性影(ying)響大;有⭐傳動部件(jian)，抗震動能力差;必(bì)須水平安裝。
1.7渦街(jie)流量計
　　渦街流量(liang)計 也稱之爲旋渦(wō)流量計或卡門渦(wō)街流量計，測量基(ji)✏️本原理是流體在(zai)流經旋渦發生體(ti)時會産生振蕩。當(dāng)流體在管道中經(jing)過旋渦發生體時(shí)，在旋渦發生體後(hòu)上下交替産生2列(liè)🔞規則的旋渦，旋渦(wo)的釋放頻率與流(liú)體平均速度及旋(xuán)渦發💃生體特征寬(kuān)度有關👨‍❤️‍👨，可用ƒ=Stuv/d表示(shì)。ƒ爲旋渦的釋放🤞頻(pin)率，Hz;v爲流體平均速(sù)度，m/s;d爲旋渦發生體(tǐ)特💁征寬度，m;St爲斯特(tè)勞哈爾數(Strouhalnum-ber)，無量綱(gang)，它的數值範圍爲(wèi)0.14~0.27。St與流體的👄雷諾數(shu)有♉關，流體的雷諾(nuo)數🌈Re在2x104~7x106之間時，St爲常(chang)數♋，這也是渦街流(liú)量計的精度保證(zhèng)範圍。
　　優點:結構簡(jiǎn)單，無可動部件，可(ke)靠性高;安裝簡單(dan)，維護方便;性💋能穩(wen)定，壽命長;無零點(diǎn)漂移，精度較高;壓(yā)損較小，運行費💃🏻用(yong)低。缺點:誤差大;抗(kàng)振性能差;測量髒(zang)污介質适應性差(cha);管段要求🛀🏻高;耐溫(wen)性能差。
1.8轉子流量(liang)計
　　轉子流量計 也(yě)稱爲浮子流量計(ji)，是根據節流原理(lǐ)測量流體流量的(de)。在流速和浮力的(de)共同作用下，浮子(zi)可以沿着自下向(xiàng)上擴大的豎直錐(zhuī)形管内運動，當浮(fu)子重力與浮力及(ji)流體流動産生的(de)摩🔴擦力平👉衡後，浮(fu)子保持相對位☎️置(zhi).上的靜止，在--定條(tiao)👅件下，浮子的位置(zhi)與流體的流速成(chéng)正比關系，通過浮(fu)子的位置可計算(suàn)出通過該處流體(ti)的流量。
　　優點:适用(yòng)于小管徑和低流(liu)速;可用于較低雷(lei)諾數流态;工🚶作㊙️可(kě)👈靠、維護量小、壽命(mìng)長;就地型指針指(zhǐ)示接近🧡于線性;結(jie)構簡單，價格低廉(lian)。缺點:應用局限于(yú)中小管徑;玻璃⛱️管(guan)轉子流量計的玻(bo)璃管易碎，不适用(yòng)于大部分工業場(chǎng)地;轉子流量計隻(zhi)能用于自下向上(shang)垂直流的管道安(ān)裝;使用流體和出(chu)廠标定流體不同(tóng)時，要⛹🏻‍♀️作流量示值(zhí)修正💜。.
1.9V錐型流量計(jì)
　　V錐型流量計 是一(yī)種 差壓流量計 ，其(qí)工作原理示意圖(tu)如圖2所示，它以流(liu)動連續性方程和(hé)伯♋努利🌏方程式爲(wèi)基礎，利用V錐體在(zài)流場中産生的節(jiē)流效應🐉，通過🔞檢測(ce)📞V錐體前後的壓差(chà)來實現流量的測(cè)量。與⚽其他節流元(yuán)件⭐相比，它改變了(le)節流📱布局，從中心(xin)孔節流改爲環狀(zhuàng)節流。當充滿管道(dao)的流體，.流經管道(dào)内的節流元件時(shí)，流體将在節流元(yuán)🚶件處形成局部收(shōu)縮，從而使流速加(jia)快，靜壓力降低，在(zai)節流元件前後🧑🏾‍🤝‍🧑🏼便(biàn)産生了壓差，介質(zhì)流速越大，在節流(liu)元件前後産生🔱的(de)壓差就越大，流體(tǐ)流量的大小可通(tong)過📞測量壓差來進(jin)行測量，由于其特(te)殊的結🏃🏻構，與标準(zhǔn)節流裝置相比，雷(léi)諾數下限值有了(le)很大程度的改善(shàn)，但當雷諾數很小(xiǎo)時，V錐型流量計的(de)不确定度将增大(dà)，精度将難以保證(zheng)♌。
 
　　優點:流量大、長期(qi)測量精度高、重複(fu)性和穩定性好，安(ān)🚶‍♀️裝限制少、耐磨損(sun)、耐贓耐污。缺點:易(yi)堵塞、壓損大、結構(gou)複雜、拆裝困難、量(liàng)程比小、小流量測(ce)量精度低。.
1.10靶式流(liu)量計
　　靶式流量計(jì) 主要用于解決高(gao)黏度、低雷諾數流(liu).體的流量測量，工(gōng)🈲作原理是當介質(zhi)在測量管中流動(dong)時，因其自身的動(dòng)能會對阻流件施(shī)加一作用力，其作(zuò)用力大小與介質(zhi)流速的平方成正(zhèng)比，阻流件接受的(de)作用力，經剛性連(lian)接的傳遞件傳至(zhi)傳感器，傳感器産(chan)生電🌏信号輸出此(cǐ)電壓信号經計算(suàn)機處理後，即可得(de)到相應的瞬時流(liu)量和累積總量。
　　優(you)點:結構堅固、無可(ke)動部件、安全可靠(kao);适合大管徑、高低(dī)壓介質的測量，拆(chai)卸方便;無任何洩(xiè)漏點、耐高👅壓，重‼️複(fú)性👌好、測‼️量速🏃🏻度快(kuài);壓損小;抗幹擾;基(jī)本不受流體内雜(zá)質影♉響;能通過更(geng)換阻流件(靶片)的(de)方法而變量程;安(an)裝簡單🥰方便，易維(wei)護。缺點:每🌍次安裝(zhuang)都需要設置零💁點(diǎn);精度較低，不推薦(jiàn)用于貿易結算;不(bú)能用于頻繁斷流(liú)的工況。
2雷諾數的(de)計算
　　雷諾數是流(liu)體力學中表征黏(nián)性影響的相似準(zhǔn)則🈲數，記作Re。它又🍉稱(chēng)雷諾準數，是用以(yǐ)判别黏性流體流(liú)動狀态的-個無因(yin)次數群。流體在圓(yuán)管内的流動形态(tài)除了與流速有關(guān)外，還與管徑、流體(ti)的動力黏度、流體(tǐ)的密度這3個因素(su)有關，其數學公式(shì)表達爲:
Re=ρv´L/μ,(1)
　　式中，ρ爲流(liu)體密度;v´爲流場的(de)特征速度，L爲流場(chang)的特🐪征㊙️長度;μ爲動(dòng)力黏性系數。
3常用(yòng)流量計的選型
　　常(chang)用流量計各有特(te)點，在選用流量計(ji)時應揚長避短，根(gen)據🚶以☂️下原則選擇(ze)适合本項目的流(liu)量計。
1)安全生産原(yuán)則。第一是測量方(fāng)式的可靠性，即取(qǔ)樣或節流裝置📧在(zài)生産中不會發生(shēng)機械強度或電氣(qì)💛回路故障而引起(qi)事故;二是測量儀(yí)表無論在正常工(gōng)作還是在故障情(qíng)況下都不能對生(sheng)産系統的安全性(xing)産生影響。高溫高(gao)壓下、沖蝕較嚴重(zhòng)的場合，不能使用(yòng)結構強度低的靶(ba)式、渦輪流量計，也(yě)不能使🐉用需要插(cha)入✊安裝的流量計(jì)。
2)滿足工藝需求要(yao)求原則。根據相關(guan)工藝參數(流量、密(mì)度、黏度、管道的直(zhí)徑)計算出雷諾數(shù)，當雷諾數小⚽于2300時(shi)，流體處于🍓層流流(liu)态;當雷諾數大于(yú)2300且小于4000時，流體處(chù)于過渡流流态;當(dāng)雷諾數大于4000時，流(liu)體處于紊流流态(tài)。工程上的流體大(da)部分處于紊流流(liú)态，絕大部分的流(liu)量計量儀表也是(shì)針對紊👨‍❤️‍👨流流态的(de)流體進行設計的(de)，所以對于處于層(céng)流流态和過渡流(liu)流态流體的流量(liàng)計量需要選用特(tè)⛷️殊的流量計。
　　流量(liàng)計在其量程比範(fan)圍内才能保證精(jing)度，選型時應注意(yi)流量範圍，選擇合(hé)适量程比的流量(liang)計。常用流量計量(liang)💚程比:科氏質量🌐流(liú)量計，100:1;轉子流量計(jì)，10:1;超聲波流量計，100:1;渦(wō)街🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量計，10:1;渦輪流(liu)㊙️量計，10:1;靶式流量計(jì)，15:1;孔闆流量計，3:1;電磁(cí)流量計，100:1，V錐型流量(liang)計，10:1，容積式流量計(jì)，10:1。
3）安裝要求原則。流(liu)量計精度，受其前(qián)後直管段長度影(yǐng)響，選🛀型時👣應結合(hé)管道專業的三維(wei)模型，按照前後直(zhi)管段長度相關㊙️要(yào)求🌏進行流量計的(de)選擇，常用流量計(ji)對.上遊❄️、下遊直管(guan)段的要求如表1所(suo)示，其中D爲流量計(ji)直徑。

 
4)價格原則。科(kē)氏質量流量計、容(róng)積式流量計和超(chao)聲♋波(管段式)流量(liang)計是貴的流量計(ji)，轉子和孔闆流量(liang)計價格較低，而渦(wō)輪、渦街、靶式、 超聲(sheng)波(外夾式) 、V錐型等(deng)流量計的價格在(zài)250mm(10寸)以内都相差不(bú)遠，250mm.(10寸)以上的流量(liang)☂️計應盡量選用價(jià)格便宜的孔闆流(liu)量計💁。

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