旋進旋渦流量計在石油行業的運用

介紹了旋進旋渦氣體流量計在石油石化企業的使用范圍，流量計的工作原理、特點、安裝維護要求。對流量計的壓力損失、使用場所和誤差原因進行了分析，并結合油田現場實際，對旋進旋渦氣體流量計的選型，和使用過程中的檢定（校對）及現場工藝技術要求進行闡述。

    1 前言

    旋進旋渦氣體流量計在原油生產與儲運過程中，應用較為廣泛的一種速度式流量計，由于其無可動部件，具備溫度壓力修正功能，在惡劣的現場條件下能夠測量出天然氣標準流量值，具有較高的性價比，能夠滿足企業內部生產經營管理要求。

    2 在現場的使用情況

    目前在石油、石化系統，該型號流量計主要如下場合使用：

    （1）用于原油生產過程中的伴生氣計量，主要安裝于油液分離器的上部的天然氣出口部位，經過分離的天然氣經計量后，又混入集輸管線，輸往中轉站。由于伴生氣中含有一定量的輕烴、二氧化碳、水等介質，隨著溫度、壓力的變化，呈飽和狀態的上述組分會從天然氣中呈凝析出來，在含量<15%時，計量準確度≤±5%，因此，該流量計在原油生產現場的應用較多，占氣體流量計的95%。

    （2）用于原油中轉、集輸站庫經過油氣水三相分離器處理后，天然氣儲運計量。在天然氣輕烴、二氧化碳、水等介質含量<5%情況下，計量準確度≤±3%。

    （3）用于原油集輸站庫生產用鍋爐、熱水加熱爐等耗能設施的天然氣消耗計量，經過上述加熱設施產生的蒸汽和熱水，作為載能工質用于原油儲運中的伴熱保溫。因天然氣較為純凈，計量準確度≤±2%。

    （4）用于企業各二級單位間生產、生活天然氣的內部交接計量。如生活區居民用氣，供熱站燃料計量等，準確度≤±1.5%。

    3 原理及技術特點

    旋進旋渦流量計的測量原理：進入流量計的氣體在旋渦發生體的作用下，產生旋渦流，旋渦流在文丘里管中旋進，到達收縮段突然節流，使旋渦加速；當旋渦流突然進入擴散段后，由于壓力的變化，使旋渦流逆著前進方向運動；在進動區域內該信號頻率與流量大小成正比，通過流量傳感器器檢測出這一頻率信號，并與固定在流量計殼體上的溫度傳感器和壓力傳感器檢測出的溫度、壓力信號一并送入流量計算機中處理，zui終顯示出天然氣的溫度、壓力和標準狀態下（20℃、101.325kPa）的體積流量等參數。適合于管道煤氣、天然氣、LNG壓縮天然氣、過熱蒸汽等高流速、低密度流體計量。

4 技術要求及誤差控制

    由于旋進漩渦流量計是一種速度式流量計，在流體通過節流斷使旋渦流動加速，會產生壓力損失，其公式如下：

    式中：ΔP———實際壓力損失，Pa；
    ρ———工況條件下介質密度，kg/m3；
    Q———介質流量，m3/s；
    Dn———管線公稱直徑，m。

    根據目前油田大都使用口徑≤DN100以下流量計實際，ΔP平均為工作壓力的15%，是一種非節能型儀表，同時，在使用中要避免下述問題的出現。

    （1）測量介質盡量保證為單一牛頓體，如果原油及微量顆粒雜質較多，應在流量計之前安裝分離、過濾器，否則會造成測量值大于實際值。

    （2）流量計的選用應該根據介質的實際流量，而非安裝管線的直徑，這一點非常重要，如江蘇油田某一測量點管徑為DN100，而天然氣實際流量為30m3/h，該流量處于DN100旋進旋渦流量計50m3/h～800m3/h額定量程的下限，使計量誤差>5%，超過了天然氣供、用戶交接準確度≤±2%范圍。為此，設計部門按規范改變了測量管段內徑，重新安裝了一臺DN50口徑，額定量程為50m3/h～800m3/h的旋進旋渦流量計，計量誤差≤±2%，計量數據得到交接雙方認可。

    （3）要避免因壓力傳感器的量程選擇，和溫度、壓力傳感器誤差變化產生的計量誤差，由于目前使用的智能旋進旋渦流量計的壓力傳感器量程為2.0MPa，在氣體實際測量壓力≤0.3MPa時，會使標準狀態下的天然氣計量誤差增大。同時，由于油田使用的智能旋進旋渦流量計，大部分用于非貿易計量交接，流量計未能按期檢定，導致壓力、溫度傳感器產生零點飄移，造成天然氣計量誤差增大，因此必須對流量計按期進行檢定與校對。