雙螺旋流量計(jì)在原油計(jì)量中的應(yīng)用分析與探討

高　尚　王　磊　馮　維　陳有鋼　徐　龍　鞏宏偉　楊有為

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠；2.大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司）

雙螺旋流量計(jì)在原油計(jì)量中的應(yīng)用分析與探討

高尚1王磊2馮維1陳有鋼1徐龍1鞏宏偉1楊有為1

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠；2.大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司）

針對(duì)大慶油田高含水和含聚原油流量計(jì)故障率高的問(wèn)題，在分析原油計(jì)量應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出使用一種穩(wěn)定性較好的新型容積式流量計(jì)，即雙螺旋容積式流量計(jì)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，對(duì)此流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)檢定數(shù)據(jù)、使用性能等方面進(jìn)行了全面的分析和研究，以確保油田儀表系統(tǒng)的準(zhǔn)確、平穩(wěn)運(yùn)行，降低企業(yè)維護(hù)成本。

雙螺旋流量計(jì)；誤差；計(jì)量分析

大慶油田高含水驅(qū)、注聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)的采油現(xiàn)狀，導(dǎo)致含沙及含聚等雜質(zhì)逐年增多，造成轉(zhuǎn)油站目前所使用的腰輪流量計(jì)、金屬刮板流量計(jì)磨損嚴(yán)重、轉(zhuǎn)子卡堵、使用壽命逐年縮短等情況越來(lái)越突出。因此，如何提高原油計(jì)量準(zhǔn)確度，同時(shí)降低原油流量計(jì)故障率，減少維修、維護(hù)費(fèi)用，從而降低原油生產(chǎn)成本，顯得格外重要。

1　現(xiàn)狀

目前，金屬刮板流量計(jì)和腰輪流量計(jì)使用較多，頻繁出現(xiàn)故障，通過(guò)對(duì)這兩種流量計(jì)的使用狀況進(jìn)行分析，存在高故障率的原因：近年來(lái)，各采油區(qū)域含水率不斷升高，原油攜帶泥沙、泥漿量增加，使腰輪流量計(jì)軸和軸套偏心，軸套碎裂；采出液含有聚合物、三元化合物等容易使鑄鐵和普通合金鋼體產(chǎn)生腐蝕和結(jié)垢的現(xiàn)象，造成這兩種類型原油流量計(jì)磨損情況嚴(yán)重，轉(zhuǎn)子間、刮板間的間隙相對(duì)增大，漏失量增多，致使原油流量計(jì)誤差超差情況較多，影響原油計(jì)量。

2　節(jié)能雙螺旋容積式流量計(jì)

2.1工作原理

雙螺旋流量計(jì)的核心部件是1對(duì)螺旋轉(zhuǎn)子，螺旋轉(zhuǎn)子的截面似斜腰子狀，2個(gè)螺旋轉(zhuǎn)子大小相同，曲線形狀相同，旋轉(zhuǎn)方向相反，分別為左螺旋轉(zhuǎn)子、右螺旋轉(zhuǎn)子。螺旋轉(zhuǎn)子被固定在轉(zhuǎn)子軸上，當(dāng)液體從正方向流經(jīng)轉(zhuǎn)子時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子與測(cè)量室殼體將流入的被測(cè)液體分割成已知體積的“液塊”并排出，由于計(jì)量腔的容積是一個(gè)固定值，所以，被測(cè)液體的流量與螺旋轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)成正比，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)通過(guò)安裝在其中一個(gè)轉(zhuǎn)軸上的正齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁電式傳感器的磁力線，從而產(chǎn)生正弦脈沖信號(hào)，信號(hào)被智能流量轉(zhuǎn)換器采集并處理，即通過(guò)與轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接的變速機(jī)構(gòu)，出軸密封機(jī)構(gòu)和精修度修整器，將旋轉(zhuǎn)的次數(shù)減速后傳遞到計(jì)數(shù)器，積算體積流量。當(dāng)流量計(jì)的積算誤差超過(guò)規(guī)定時(shí)，可以借助精度修正器直接調(diào)整［1］。雙螺旋容積式流量計(jì)的理論流量計(jì)算公式如下：

式中:qf——工況下的體積流量，m3/h；

n——旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，r/s；

V——旋轉(zhuǎn)體每轉(zhuǎn)一周所排流體的體積，m3/r。

2.2雙螺旋流量計(jì)結(jié)構(gòu)

雙螺旋容積式流量計(jì)主要由殼體、雙螺旋轉(zhuǎn)子、驅(qū)動(dòng)齒輪、齒輪箱、出軸密封機(jī)構(gòu)、精度修正器、計(jì)數(shù)器等組成（圖1）。

圖1　節(jié)能雙螺旋容積式流量計(jì)結(jié)構(gòu)

3　流量計(jì)應(yīng)用情況

腰輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙螺旋流量計(jì)材質(zhì)及技術(shù)特性見(jiàn)表1。

表1　流量計(jì)材質(zhì)及技術(shù)特性

3.1使用情況

針對(duì)廠腰輪流量計(jì)和刮板流量計(jì)故障率高的情況，在南三一聯(lián)合站安裝使用雙螺旋容積式流量計(jì)1臺(tái)，在相同工況條件下，與原有的刮板、腰輪流量計(jì)對(duì)比（3種流量計(jì)精度等級(jí)都為0.2級(jí)），利用廠體積管在線檢定，3種流量計(jì)的檢定數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2　3種流量計(jì)檢定數(shù)據(jù)

經(jīng)過(guò)廠體積管現(xiàn)場(chǎng)在線檢定，在相同工況條件下，對(duì)比3種流量計(jì)的檢定參數(shù)，雙螺旋流量計(jì)的基本誤差最小，重復(fù)性最好。并且該雙螺旋流量計(jì)自2013年9月22日安裝使用1年（2個(gè)檢定周期）無(wú)維修，而其他2種流量計(jì)各維修校正1次。

3.2維修情況

雙螺旋流量計(jì)投入聯(lián)合站使用1年時(shí)間里無(wú)維修，廠現(xiàn)有金屬刮板和腰輪流量計(jì)180多臺(tái)，由于現(xiàn)采出液（高含沙、含水、含聚合物）造成每年這2種流量計(jì)大修至少22次，1臺(tái)流量計(jì)維修成本在9000元左右，每年維修費(fèi)用大約20萬(wàn)元，增加了油田生產(chǎn)成本。而雙螺旋容積式流量計(jì)的結(jié)構(gòu)材質(zhì)在3種流量計(jì)中是最好的，有效減少大修次數(shù)，無(wú)形中節(jié)約油田生產(chǎn)成本。

4　結(jié)束語(yǔ)

1）雙螺旋容積式流量計(jì)的材質(zhì)為高級(jí)不銹鋼材質(zhì)，耐腐蝕性極強(qiáng)，具有防沙功能，允許被測(cè)液體含有少量微細(xì)固體顆粒。

2）雙螺旋容積式流量計(jì)螺旋轉(zhuǎn)子的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使流量計(jì)流量范圍比刮板和腰輪流量計(jì)的流量范圍提高約30%，并且誤差最小，重復(fù)性最好。

3）由于在每個(gè)流量計(jì)上只用1對(duì)（2個(gè)）轉(zhuǎn)子，與刮板、腰輪流量計(jì)相比，體積和重量約減少了60%～70%，同時(shí)流量計(jì)的底座設(shè)計(jì)有4個(gè)萬(wàn)向輪，搬運(yùn)、拆卸、安裝非常方便。

4）雙螺旋容積式流量計(jì)應(yīng)用在轉(zhuǎn)油站計(jì)量上，當(dāng)液體流過(guò)計(jì)量腔時(shí)，1對(duì)螺旋轉(zhuǎn)子作等速旋轉(zhuǎn)，保證排量均衡無(wú)脈動(dòng)，震動(dòng)及噪聲很低；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精巧，便于維護(hù)，直接嚙合式的螺旋轉(zhuǎn)子接觸部分無(wú)滑動(dòng)，減少齒輪間的機(jī)械磨損，采用高級(jí)不銹鋼材質(zhì)，使用壽命長(zhǎng)。

［1］陸德民.石油化工設(shè)計(jì)自動(dòng)控制［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：85-87.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.04.001

2016-04-01

（編輯沙力妮）

高尚，2011年畢業(yè)于吉林化工學(xué)院（自動(dòng)化專業(yè)），從事儀表維護(hù)、計(jì)量檢定等工作，E-mail：531446444@qq.com，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠工程技術(shù)大隊(duì)儀表室，163414。