靶式流量計的應用

祝秀萍*

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靶式流量計的應用

祝秀萍*

（中石化石油工程設計有限公司，山東東營，257026）

介紹了靶式流量計的測量原理、安裝圖、雙向流的安裝尺寸要求、溫度-壓力補償方式和結構特點。并對靶式流量計在運輸儲存、安裝調試、吹掃投運、溫度-壓力補償、以及日常維護應主要要點作了簡單介紹，并指出在投運過程中的注意事項，在實際生產應用中有一定參考價值。

靶式流量計，鹽穴儲氣庫，溫度-壓力補償

引言

該項目氣源來自“川氣東送”管道，天然氣作為城市燃氣，其消費量隨季節變化較大，為了蘇、浙、滬三省市的季調峰及應急調峰，建設了金壇鹽穴天然氣地下儲氣庫，將有效提高川氣東送管道的供氣安全性，采用靶式流量計用來檢測注氣、采氣時的流量。

1 靶式流量計

1.1 靶式流量計原理

流體流動形成的力作用在靶板上，使靶板產生一微小位移，靶板受力后經不銹鋼靶桿傳遞給由4個相同阻值壓敏應變片電阻組成的惠斯通電橋，應變片電阻A2、A4受擠壓后電阻變小，同時A1、A3受拉伸而電阻變大，此時電橋平衡被打破，輸出一經應變片電橋把力轉換成與流速的平方成正比關系的電信號[1]：

圖1 靶式流量計結構圖

公式如下：

其中

式中：F—靶板上受的力N；

CD—阻尼系數；

ρ—流體密度kg/m3；

V—流體流速m/s；

A—靶板受力面積m2；

K—比例常數；

E—橋路輸出信號2.0mV/V(FS)。

圖2 靶式流量計原理圖

1.2 靶式流量計安裝圖

靶式流量計主要有三種安裝形式：管道式﹑固定插入式、在線可插拔式等。它可以根據不同工藝管徑、流量范圍、壓力等級的大小選擇不同的安裝形式，以下是三種方式的安裝示意圖及基本要求[2]：

1.2.1 管道式安裝圖示

圖3 管道式安裝圖

1.2.2 固定插入式安裝圖示

圖4 固定插入式安裝圖

1.2.3 在線可伸縮式安裝圖示

圖5 在線可伸縮式安裝圖

在金壇鹽穴天然氣地下儲氣庫項目中使用的是管道式安裝，因為儲氣庫分為采氣、注氣兩個流程，此次靶式流量計使用的是雙向，簡化了工藝流程，也節省了成本，前、后直管段皆為10D。

1.3 雙向流靶式流量計的安裝尺寸要求

雙向流靶式流量計的安裝也是一重要環節，安裝是否符合規范對后續的安全性、穩定性、測量精度等都會產生影響，下圖是雙向流靶式流量計的典型安裝圖示，它要求流量計前后直管段必須≥10D~15D,使流體流場保持較穩定狀態。

圖6 雙向流靶式流量計的典型安裝圖示

1.4 雙向流靶式流量計在測量氣體時的溫度-壓力補償方式

靶式流量計在出廠時是按設計院提供的操作壓力、溫度、管徑、量程范圍[3]等參數進行標定出廠的，并已修正為Nm3/h輸出。但是，在實際工藝操作過程中，壓力和溫度隨時隨刻都在變化(實時值），這樣就造成靶式流量計輸出產生偏差，為了消除由于操作壓力和操作溫度偏離標定值帶來的誤差，因此，必須對測量氣體的靶式流量計進行溫度-壓力補償，使輸出能反映流量的真實值。一般在DCS系統上即可完成溫-壓補償，如下式：

其中：V┄經溫度-壓力補償后的真實流量值（單位Nm3/h）；

T┄介質實測溫度（K）(由溫度變送器來4~20mA信號)；

1.5 靶式流量計在運輸儲存、日常維護中的注意事項

（1）在從包裝箱中取出流量計過程中，不要將流量計隨意放置在潮濕或露天中，否則雨水會進入流量計轉換器內腔，造成轉換器電子元件和LCD顯示面板損壞。

（2）在搬運過程中應防止流量計法蘭密封面與其他堅硬物體發生碰撞，以免流量計法蘭面出現劃痕而出現密封不嚴。

（3）在安裝過程中必須防止對靶式流量計的靶板或靶桿進行碰撞,這樣會造成流量計靶桿發生彎曲甚至造成傳感器損壞。

（4）雙向流靶式流量計在出廠之前都是按照用戶提供的數據表進行設置的，不需要施工方或用戶再對流量計進行任何設置，只需將24VDC電源按照二線制接法進行接線即可。

（5）在工藝管道進行吹掃之前，必須將流量計從管道上拆下來，否則在瞬間氣體的沖擊下容易造成流量計靶桿產生彎曲，甚至造成傳感器損壞，等吹掃完工藝管道后，才能將流量計重新安裝上去。

（6）未經培訓，不能隨意進入流量計操作菜單內進行數據修改和參數設置，否則會流量計不能正常工作.

（7）在投運之前，客戶需通知供貨方派工程師到現場對已安裝上的流量計進行投運之前的安裝，接線，溫-壓補償的檢查與確認。并對投運過程中的注意事項進行一次培訓，防止由于誤操作而損壞流量計。

1.6 靶式流量計在投運過程中的注意事項

（1）注氣過程：

第一步：在注氣之前，必須將靶式流量計前端1#球閥處于完全關閉狀態，避免瞬間高壓直接沖擊靶板造成流量計靶桿被打彎或傳感器損壞。

第二步：通入氣體后，應緩慢開啟流量計前端控制閥門，將控制閥的開度控制在10~15％之間。然后緩慢開啟手動1#球閥，最好把開度控制在60％處。

第三步：這時再用流量計前端的控制閥來控制注氣流量值的大小。

（2）采氣過程：

第一步：同樣，在采氣之前，必須將靶式流量計前端2#球閥處于完全關閉狀態，避免瞬間高壓直接沖擊靶板造成流量計靶桿被打彎或傳感器損壞。

第二步：通入氣體后，應緩慢開啟流量計前端控制閥門，將控制閥的開度控制在10~15％之間。然后緩慢開啟手動2#球閥，最好把開度控制在60％處。

第三步：這時再用流量計前端的控制閥來控制采氣流量值的大小。

1.7 靶式流量計的特點

（1）全部采用焊接結構，無泄漏點。

（2）安裝方便，無需保溫伴熱，免維護。

（3）無取壓點，不會堵，臟介質不影響測量，管壁結垢不影響測量。

（4）靈敏度高、響應時間快。

（5）重復性好，穩定性好。

（6）抗震性好，不怕管道震動。

（7）可用掛重法現場標定。

（8）流量計上游直管段不小于10倍測量管直徑，下游直管段不小于5倍測量管直徑

（9）介質含水時會有一定影響，但測量穩定，誤差可以補償修正，若加強井口氣密度實時監測，誤差會減少，會提高靶式流量計的精度。

2 結束語

靶式流量計具有溫度和壓力的補償功能，結構簡單且堅固，阻力降小，泄漏點較其他流量計少，測量精確度和靈敏度高，維護簡便等特點。經過實驗研究和現場應用效果標明，受氣體、雜質等影響小，尤其在小流量、高黏度、易凝易堵等流量計量困難的工況中具有良好的應用前景，值得廣泛推廣應用。

[1] 李明東, 李世武. 新型靶式流量計的設計與研究[J]. 工業儀表與自動化裝置, 2014, (5): 108-110.

[2] 解海艇, 黃富貴, 王煥玲. 靶式流量計動態標定裝置設計方案的探討[J]. 自動化儀表, 2014, (1): 67-69+73.

[3] 王麗飛, 徐春亮, 孫振華. 智能旋啟靶式流量計用于單井計量[J]. 油氣田地面工程, 2014, (08): 73-74.

Application Of Target Flowmeter

ZHU Xiuping*

(Sinopec Petroleum Engineering Design Co., Ltd., Shandong Dongying, 257026, China)

The measurement principle, installation diagram, installation size requirements of two-way flow, temperature pressure compensation mode and structure characteristics are introduced. The key points of target flowmeter in transportation storage, installation and commissioning, purge and operation, temperature pressure compensation and daily maintenance are briefly introduced, and points for attention in the process of operation are also pointed out, which has certain reference value in practical production and application.

target flowmeter, salt cavern gas storage, temperature pressure compensation

TP391.9

A

1672-9129(2018)01-0007-03

祝秀萍. 靶式流量計的應用[J]. 數碼設計, 2018, 7(1): 7-9.

ZHU Xiuping. Application Of Target Flowmeter[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 7-9.

2017-10-25；

2017-12-16。

祝秀萍，碩士畢業，在中石化石油工程設計有限公司從事自動化儀表設計工作。E-mail: superiozhu@163.com