摘要:文章主要(yào)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(xíng)時的注意事項，并(bing)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(xuǎn)出合适的流量計(jì)提供了一種方案(àn)。
　　流量計量是海洋(yang)平台計量的重要(yào)組成部分之海洋(yang)平台空間緊張，油(yóu)氣生産設施布置(zhì)緊湊，距離陸地較(jiao)🌈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(cheng)重大經濟損失和(he)惡劣的社會影響(xiǎng)。因此做好🏃🏻‍♂️工作流(liú)量計的選型，對保(bao)證生産質量、提高(gao)生産效率等㊙️具有(you)重要的作用。
　　流量(liàng)計量是一項極其(qi)複雜的工作，需要(yào)考慮各種環境因(yin)素、被測介質的理(lǐ)化特性、被測介質(zhì)當前的工藝參數(shu)等。流量測量方♊法(fa)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(bú)一樣。目前，海洋平(ping)🏃🏻台可選的流量計(jì)類型主要有科氏(shì)質🔞量流量計、超聲(shēng)波流量計❗、容積式(shi)流量計、孔闆流量(liang)計、電磁流量計、渦(wo)輪流量計、渦💛街流(liú)量計、轉子流量計(ji)、V錐型流量計、靶式(shì)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(shi)質量流量計的傳(chuán)感器内有2個平行(háng)流管，中間💋設有驅(qū)動線圈，兩端設有(yǒu)檢測線圈。當發射(shè)機提供的激勵電(diàn)🔴壓加🛀到驅動線圈(quān)上，振動管在往複(fú)周期中振動，流體(ti)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(sheng)扭轉振動。安裝在(zài)振動管兩端的檢(jiǎn)測線圈将産生2組(zu)不同相位的信号(hao)，2個信号的🍉相位差(cha)與流體通💁過傳感(gan)器的質量流量成(chéng)正比。
　　優點:直接測(ce)量流體的質量流(liú)量，測量精度高;測(ce)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(jian);測量值對迎流流(liu)速分布不敏感、對(duì)流體黏度不敏感(gǎn);流體密度對測量(liang)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(fu)蝕會嚴重影響測(cè)量精度”;壓損大🧡;重(zhong)量較大，體積較大(dà);價格♉昂貴。
1.2超聲波(bo)流量計
　　超聲波流(liú)量計 是指基于超(chao)聲波在流動介質(zhì)中傳播速度等于(yu)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(kāi)發的流量計，主要(yào)有多普勒式、時差(chà)式、波束偏移式、噪(zao)聲🌈式及相🔴關式等(děng)類型田。海洋平台(tái)通常采用多聲道(dào)、時差式。時差式基(ji)本原理:超聲波沿(yan)流體♍正向傳播和(hé)其沿流體逆向傳(chuán)播的速🤞度不同會(huì)引起時差。采用2(多(duo))個超聲波發送器(qì)🧡(UA和UB)和2(多)個超聲波(bō)接收(RA和RB)，2組取自同(tóng)一聲源的聲波在(zài)UA與🔴RA之💚間和UB與RB之間(jiān)分别🔴傳送，這2組聲(shēng)波與管道均成α角(jiǎo)(α=45°)，超聲波流量計原(yuan)理示意圖見圖1。向(xiàng)下遊發射的超聲(sheng)波會被流體加速(su)，而向.上遊發射的(de)超🈲聲波會被延遲(chi)，其時間差與流體(tǐ)流速成正比。。也可(kě)以發送正弦波信(xìn)号測量2(多)組聲波(bo)之間🌍的相移來計(jì)算出流體的流速(su)。
 
　　優點:可作非接觸(chu)測量，無擾流，無壓(ya)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(néng)🙇‍♀️力差;直🏃🏻‍♂️管段要求(qiu)嚴格;結垢會嚴重(zhong)影響測量精度及(ji)測量精度;可靠性(xìng)、精💃度等級不☔高;重(zhòng)複性差、使用壽命(mìng)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(rong)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(liú)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(jian)”，該空間由儀表殼(ke)體💛内壁和流量計(ji)轉動部件組成。流(liu)體通過💰會帶動流(liu)量計的轉動部件(jian)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(liàng)空間的容積是固(gu)定的，測得流量計(jì)轉動部件的旋轉(zhuan)次數，即可以計算(suan)得到通過流量計(jì)的流體流量的累(lei)積值。
　　優點:計量精(jing)度高;無直管段要(yào)求，能用于高黏度(dù)、低🔞雷諾‼️數流體的(de)測量;可選直讀式(shi)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(dian):結構複雜，體積大(dà);對🏃🏻‍♂️被測介質種類(lèi)、潔淨度和相态要(yao)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(ji)
　　孔闆流量計 是由(you)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(cheng)和伯努利方程式(shi)爲基礎，當充滿管(guǎn)道的流體流經标(biāo)準孔闆時，在孔闆(pan)的節流孔處流體(ti)流速加快，在孔闆(pǎn)前♈後産生了壓差(chà)，流體的流量越大(dà)，在孔闆前後産生(sheng)的壓差越大📞，便可(kě)通過測量壓差來(lái)計算出流體流🏒量(liang)。
　　優點:标準節流孔(kǒng)闆無需實流校準(zhun);結構簡單、易于複(fu)制;性能穩定可靠(kao);應用廣泛，價格低(di)廉。缺點:長期使用(yòng)精度下降✍️，需要适(shì)時保養;重複性、精(jing)度不高，測量範圍(wéi)💰窄，受流體雷諾數(shù)影響較大;安裝要(yao)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(liu)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(shī)加一個交變的磁(cí)場，并在流量計絕(jue)緣襯裏的👄内壁兩(liang)側設置🌂2台配套電(diàn)極，兩電極的🔞連.線(xiàn)既與導管軸線垂(chui)直，又與磁場方向(xiang)垂直，當流體流經(jing)導管⛱️時，因切割磁(ci)感線，2個電極㊙️上就(jiu)産生感應電動勢(shi)，該感應電動勢與(yǔ)♉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(du)、壓力等物.理性質(zhì)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(gǎn)器使用壽命⭕極長(zhang);所✊需的直管段較(jiào)短。缺點:無法測量(liang)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(yì)受外界☂️環境電磁(ci)場的幹擾。
1.6渦輪流(liú)量計
　　渦輪流量計(jì) 是應用力學原理(li)進行流量測量的(de)典.型流量計。流體(tǐ)通過管道時帶動(dòng)渦輪旋轉，在--定條(tiao)件下，測得轉動部(bù)件的旋轉速度，渦(wō)輪的轉速與流量(liang)成正比，通過測量(liang)✊渦輪的☀️轉速可🚶‍♀️計(jì)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(xiào)🐉準時效不長，需要(yao)定期校準;流體物(wu)性對🔴流量特性影(ying)響大;有傳動🈚部件(jiàn)，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(tǐ)時會産生振蕩。當(dang)流體在管道中經(jīng)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(wō)的釋放頻率與流(liu)體平均速度及旋(xuan)渦發生體特征👄寬(kuān)度有關，可用ƒ=Stuv/d表示(shi)。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(te)勞哈爾數(Strouhalnum-ber)，無量綱(gang)，它的數值範圍爲(wei)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(zheng)範圍。
　　優點:結構簡(jiǎn)單，無可動部件，可(kě)靠性高;安裝簡單(dān)，維護方便🌈;性能穩(wen)定，壽命長;無零點(dian)漂移，精度較高;壓(yā)損較小，運行費用(yòng)低。缺點:誤差大;抗(kang)振性能差;測量髒(zāng)污介質适應性差(cha);管段要求✏️高;耐溫(wēn)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(li)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(xiang)上擴大的豎直錐(zhui)形管内運動，當浮(fú)子重力與浮力及(jí)流體流動産生的(de)摩擦力平☂️衡後，浮(fú)子保持相對位👉置(zhì).上的靜🍉止，在--定條(tiao)⛱️件下，浮子的位置(zhì)與👣流體的流速成(cheng)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(yong)于小管徑和低流(liú)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(jié)構簡單，價格低廉(lian)。缺點:應用局限于(yu)中小管徑;玻璃管(guǎn)轉子流量計❗的玻(bo)璃管易碎，不适用(yòng)于大部分工業場(chang)🌈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(chū)廠标定流體不同(tong)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(yi)種 差壓流量計 ，其(qi)工作原理示意圖(tú)如圖2所示，它以流(liú)動連續性方程和(hé)伯♈努💃利方程式爲(wei)基礎，利用V錐體在(zài)流場中産生的節(jie)流效應，通過檢測(ce)V錐體前後的壓差(chà)來實現⭐流量的測(ce)量。與💜其他節流元(yuan)件相比，它改變了(le)節流布局，從中心(xīn)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(shi)，流體🌈将在節流元(yuán)📧件處形成局部收(shou)縮，從而使流速加(jia)快，靜壓力降低，在(zai)節流元件前後便(bian)産生了壓差，介質(zhì)流速越大，在節流(liú)元件前後産生⭐的(de)壓差就越大，流體(ti)流量的大小可通(tōng)過測量壓差來進(jìn)行測量，由于其特(tè)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(xiao)時，V錐型流量計的(de)不确定度将增大(da)，精度将難以保證(zheng)。
 
　　優點:流量大、長期(qī)測量精度高、重複(fú)性和穩定性好🎯，安(an)⚽裝限🈲制少、耐磨損(sun)、耐贓耐污。缺點:易(yi)堵塞、壓損大、結構(gòu)複雜、拆裝困難、量(liang)程比小、小流量測(ce)量精度低。.
1.10靶式流(liú)量計
　　靶式流量計(ji) 主要用于解決高(gao)黏度、低雷諾數流(liú).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(dong)能會對阻流件🐉施(shi)加💔一作用力，其作(zuo)用力大小與介質(zhì)流速的🌈平方成📱正(zheng)比，阻流件接受的(de)作用力，經剛性連(lian)接的傳遞件傳至(zhì)傳感器，傳感器産(chan)生電信号輸出此(ci)電壓信号經計算(suan)機處理後，即可得(dé)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(kào);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(kuai);壓損小;抗幹擾;基(jī)本不受💚流體内雜(za)質影響;能通過更(gèng)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(zhuāng)都👉需要設置零點(dian);精度較低，不推薦(jiàn)用于🌐貿易結算;不(bu)能用于頻繁🛀斷流(liú)的工況。
2雷諾數的(de)計算
　　雷諾數是流(liú)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(yi)判别黏性流體流(liú)動狀🚶态的-個無因(yin)次數群☎️。流體在圓(yuan)管内的流動形态(tài)除了⚽與流速🙇‍♀️有關(guān)外，還與管徑、流體(tǐ)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(liú)體密度;v´爲流場的(de)特征速度，L爲流場(chǎng)的特征長♻️度;μ爲動(dong)力黏性系數。
3常用(yong)流量計的選型
　　常(cháng)用流量計各有特(tè)點，在選用流量計(jì)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(qu)樣或♻️節流裝置在(zài)生産中不會發生(sheng)機械強度或電氣(qì)回路故障而引起(qǐ)事故;二是測量儀(yí)表無論在正常工(gōng)作還是在故障情(qing)況下都不能對生(shēng)❤️産系統的安全性(xing)産生⛷️影響。高溫高(gāo)壓下、沖蝕較嚴重(zhòng)的場合，不能使用(yong)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(mi)🤟度、黏度、管道的直(zhí)徑)計算出雷諾數(shu)，當雷諾數小于2300時(shí)，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(chu)于過渡流流态;當(dang)雷諾🚶數大于4000時，流(liu)體處于🚩紊流流态(tai)。工程上的☁️流體大(dà)部✌️分處于紊☂️流流(liu)态，絕大部分的流(liú)量計量儀表也是(shi)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(liàng)計。常用流量計量(liàng)程比:科氏質量💔流(liu)量計，100:1;轉子流量計(ji)，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(ci)流量計，100:1，V錐型流❌量(liàng)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(qian)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(zhí)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(suǒ)示，其中D爲流量計(jì)直徑。

 
4)價格原則。科(ke)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(jì)，轉子和孔闆流量(liàng)計價格較低，而渦(wo)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(liàng)計應盡量選用價(jia)格便宜的孔闆流(liu)量計。

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