水流量標準裝置的節能技術改造

蘆建芬（大慶油田有限責任公司技術監督中心）

大慶油田油氣水計量檢定站的水流量標準裝置由于投產較早及檢定工作量的增加，原有的檢定方式已經不適應生產需要，長時間的低效工作浪費了大量的電能來做無用的水循環，決定對原水流量標準裝置進行節能技術改造，滿足油田生產需求。

1 問題分析

原水流量標準裝置存在的主要問題：

1） 水流量標準裝置配置5臺水泵，功率分別為2臺30kW和3臺80kW，能夠提供較大的流量。在檢定各種口徑水流量計的中小流量點時，需要較長的檢定時間，只能有少部分的流量用來檢定，浪費了大量的電能來做無用的水循環。

2）水流量標準裝置由于設計投產時間較早，裝置的材質不適合大慶地區水質堿性大的特點，計量準確度和檢定效率較低，每年需要對裝置進行大量的維護工作，造成了人力物力浪費。

3）隨著國內水流量計制造技術和制造水平的不斷提高，產品的更新速度較快，現有的水流量標準裝置在設計工藝和技術水平上已經跟不上新型水流量計的快速發展[1]。

2 節能技術改造

2.1 針對能源浪費進行改造

為30kW水泵和80kW水泵各加裝1臺變頻器，并增加了1臺功率為10kW的水泵配合30kW水泵工作，年節電20000kWh。檢定同一臺水流量計使用30kW水泵與10kW/30kW水泵配合使用的耗電量對比見表1。

表1 30kW水泵與10kW/30kW水泵配合使用的耗電量對比

2.2 針對水質腐蝕性大進行改造

設置單獨的蓄水池，將水的堿性中和弱化后用于循環檢定，減輕水對裝置和水泵的腐蝕，減少每年的維護工作量。因為標準器放空閥懸空正對蓄水池，且蓄水池在地面以下，是實驗室最低點，日常工作時難免有些雜質落入蓄水池。在設計蓄水池時設置了兩道阻污墻，一道位于池頂，主要攔截密度小于水的油污、泡沫、塑料等；另一道位于池底，攔截密度大于水的石子等，并在水泵進口加裝了過濾網。

2.3 針對工作效率低進行改造

1）將原來手動控制的水流量計檢定臺升級為串聯攝像式半自動水流量計檢定臺，通過電腦控制閥門、表盤圖像智能識別讀數配合手動控制的形式，既能自動檢定也能手動檢定，使水流量計的檢定由原來的1次檢定1臺提升至4～5臺，大大提高了小口徑水流量計的檢定效率，節約了大量電能。

2）擴展了15～50mm口徑水流量計檢定裝置，增加了65mm、80mm口徑管線，把80mm口徑以下水流量計集中到一套裝置上檢定。使用原來水流量計檢定裝置中的工作量器，按國家計量檢定規程要求，可以滿足15～65mm旋翼水流量計和50～80 mm水平螺翼水流量計的檢定要求，既能保證檢定水流量計的準確度，又利用了原有的大部分設備和工作量器，在檢定中小口徑水流量計時，不用啟動大口徑裝置和大功率水泵，既節約了電能，又降低了大口徑裝置的損耗，從而提高水流量計檢定中的經濟性。

2.4 針對工藝水平落后進行改造

1）水流量標準裝置比水流量計檢定臺的準確度等級高很多，配套設備也更精密，所以制造費用更高。安裝設備所需面積大，原有的實驗室在合理規劃和安置設備的同時，可能還要擴建或改造實驗室格局。結合實驗室自身條件，咨詢了生產商和流量專家，設計了一套盡量節省地上面積的水流量標準裝置，前后試驗管段集中安裝在輪盤上，盡量縮短試驗管段，其穩流性能的缺失由以下3種方法來彌補:

◇水泵采用正壓法安裝，進口低于蓄水池液面，吸入的水不含或較少含氣泡，減小氣泡對水流態的干擾；

◇水泵出口安裝穩壓裝置，利用裝置內空氣對水的擠壓和內部溢流板的限制，讓水可以平穩流入試驗管線；

◇試驗管線前端加裝束流管，最大限度地平穩水流的流態。新的設計方案解決了實驗室占地面積大和穩流穩壓等問題，同時減少資金的投入和日后修護的費用，少安裝了夾表器、換向器、調節閥、截止閥等各種主要易耗易損配件，從根本上降低了后期的維修保養成本。

2）高靈敏度滴水水流量計的檢定是一個難點。高靈敏度滴水水流量計量程下限比較小，可以達到2L/h的滴水流量，為水流量計檢定臺配備最小的玻璃轉子流量計的最小刻度為5L/h，不能滿足高靈敏度滴水水流量計小流量的檢定。為此，在水流量計檢定臺上增加一套最小刻度1L/h的玻璃轉子流量計，并定制了一個1L的工作量器與之配套使用。

3）復式水流量計是由大口徑水流量計旁并聯1臺小口徑水流量計組成的，可以根據流量大小的變化，自動切換流體通過其中1臺水流量計。這個特性造成檢定時很難在停止檢定瞬間讀到準確的刻度，只有當流體靜止時可以輕易同時讀取2臺表的表盤刻度。改造后的檢定復式水流量計裝置流程見圖1。通過在一套水流量標準裝置背壓管后、換向器前端安裝一個能夠快速開閉的氣動閥門，達到可以快速開閉截斷管線、停止流體流動的目的。不檢定復式水流量計時，將氣動閥常開即可恢復裝置原貌。

圖1 改造后的復式水流量計檢定裝置流程

3 結論

經過對水流量標準裝置的自動化和節能化技術改造，僅統計近3年數據，減少用水近5000m3，以工業用水單價4.7元/m3計算，節約水費約23500元；減少用電近2×105kWh，以工業用電單價0.908元/kWh計算，節約電費約18.16萬元，對水流量計量檢定節能降耗工作的開展具有重要的意義。

[1]段慧明.液體流量標準裝置和標準表法流量標準裝置[M].北京:中國計量出版社,2004:42-45.