雙螺旋流量計在原油計量中的應用分析與探討

高　尚　王　磊　馮　維　陳有鋼　徐　龍　鞏宏偉　楊有為

（1.大慶油田有限責任公司第二采油廠；2.大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司）

雙螺旋流量計在原油計量中的應用分析與探討

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.大慶油田有限責任公司第二采油廠；2.大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司）

針對大慶油田高含水和含聚原油流量計故障率高的問題，在分析原油計量應用現(xiàn)狀的基礎上，提出使用一種穩(wěn)定性較好的新型容積式流量計，即雙螺旋容積式流量計。通過現(xiàn)場應用，對此流量計的現(xiàn)場檢定數(shù)據(jù)、使用性能等方面進行了全面的分析和研究，以確保油田儀表系統(tǒng)的準確、平穩(wěn)運行，降低企業(yè)維護成本。

雙螺旋流量計；誤差；計量分析

大慶油田高含水驅、注聚合物驅、三元復合驅的采油現(xiàn)狀，導致含沙及含聚等雜質逐年增多，造成轉油站目前所使用的腰輪流量計、金屬刮板流量計磨損嚴重、轉子卡堵、使用壽命逐年縮短等情況越來越突出。因此，如何提高原油計量準確度，同時降低原油流量計故障率，減少維修、維護費用，從而降低原油生產(chǎn)成本，顯得格外重要。

1　現(xiàn)狀

目前，金屬刮板流量計和腰輪流量計使用較多，頻繁出現(xiàn)故障，通過對這兩種流量計的使用狀況進行分析，存在高故障率的原因：近年來，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)生腐蝕和結垢的現(xiàn)象，造成這兩種類型原油流量計磨損情況嚴重，轉子間、刮板間的間隙相對增大，漏失量增多，致使原油流量計誤差超差情況較多，影響原油計量。

2　節(jié)能雙螺旋容積式流量計

2.1工作原理

雙螺旋流量計的核心部件是1對螺旋轉子，螺旋轉子的截面似斜腰子狀，2個螺旋轉子大小相同，曲線形狀相同，旋轉方向相反，分別為左螺旋轉子、右螺旋轉子。螺旋轉子被固定在轉子軸上，當液體從正方向流經(jīng)轉子時帶動轉子轉動，轉子與測量室殼體將流入的被測液體分割成已知體積的“液塊”并排出，由于計量腔的容積是一個固定值，所以，被測液體的流量與螺旋轉子的轉數(shù)成正比，轉子的轉數(shù)通過安裝在其中一個轉軸上的正齒輪轉動切割磁電式傳感器的磁力線，從而產(chǎn)生正弦脈沖信號，信號被智能流量轉換器采集并處理，即通過與轉子軸聯(lián)接的變速機構，出軸密封機構和精修度修整器，將旋轉的次數(shù)減速后傳遞到計數(shù)器，積算體積流量。當流量計的積算誤差超過規(guī)定時，可以借助精度修正器直接調整［1］。雙螺旋容積式流量計的理論流量計算公式如下：

式中:qf——工況下的體積流量，m3/h；

n——旋轉體的轉速，r/s；

V——旋轉體每轉一周所排流體的體積，m3/r。

2.2雙螺旋流量計結構

雙螺旋容積式流量計主要由殼體、雙螺旋轉子、驅動齒輪、齒輪箱、出軸密封機構、精度修正器、計數(shù)器等組成（圖1）。

圖1　節(jié)能雙螺旋容積式流量計結構

3　流量計應用情況

腰輪流量計、刮板流量計、雙螺旋流量計材質及技術特性見表1。

表1　流量計材質及技術特性

3.1使用情況

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

表2　3種流量計檢定數(shù)據(jù)

經(jīng)過廠體積管現(xiàn)場在線檢定，在相同工況條件下，對比3種流量計的檢定參數(shù)，雙螺旋流量計的基本誤差最小，重復性最好。并且該雙螺旋流量計自2013年9月22日安裝使用1年（2個檢定周期）無維修，而其他2種流量計各維修校正1次。

3.2維修情況

雙螺旋流量計投入聯(lián)合站使用1年時間里無維修，廠現(xiàn)有金屬刮板和腰輪流量計180多臺，由于現(xiàn)采出液（高含沙、含水、含聚合物）造成每年這2種流量計大修至少22次，1臺流量計維修成本在9000元左右，每年維修費用大約20萬元，增加了油田生產(chǎn)成本。而雙螺旋容積式流量計的結構材質在3種流量計中是最好的，有效減少大修次數(shù)，無形中節(jié)約油田生產(chǎn)成本。

4　結束語

1）雙螺旋容積式流量計的材質為高級不銹鋼材質，耐腐蝕性極強，具有防沙功能，允許被測液體含有少量微細固體顆粒。

2）雙螺旋容積式流量計螺旋轉子的獨特設計，使流量計流量范圍比刮板和腰輪流量計的流量范圍提高約30%，并且誤差最小，重復性最好。

3）由于在每個流量計上只用1對（2個）轉子，與刮板、腰輪流量計相比，體積和重量約減少了60%～70%，同時流量計的底座設計有4個萬向輪，搬運、拆卸、安裝非常方便。

4）雙螺旋容積式流量計應用在轉油站計量上，當液體流過計量腔時，1對螺旋轉子作等速旋轉，保證排量均衡無脈動，震動及噪聲很低；結構簡單、精巧，便于維護，直接嚙合式的螺旋轉子接觸部分無滑動，減少齒輪間的機械磨損，采用高級不銹鋼材質，使用壽命長。

［1］陸德民.石油化工設計自動控制［M］.北京：化學工業(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)于吉林化工學院（自動化專業(yè)），從事儀表維護、計量檢定等工作，E-mail：531446444@qq.com，地址：黑龍江省大慶油田有限責任公司第二采油廠工程技術大隊儀表室，163414。