摘要:文章(zhang)主要介紹(shào)了海洋平(ping)台常用流(liú)量計 的原(yuán)理和特點(diǎn)，結合海洋(yáng)平台的特(tè)點叙述了(le)流量計選(xuan)型時的注(zhù)意事項，并(bìng)給出了海(hai)洋平台常(chang)用流量計(jì)的選型原(yuán)則和計算(suan)方法，爲海(hai)洋平台選(xuǎn)出合适的(de)流量計提(ti)供了一種(zhong)方案。
　　流量(liang)計量是海(hai)洋平台計(jì)量的重要(yào)組成部分(fen)之海洋平(píng)台空間緊(jǐn)張，油氣生(shēng)産設施布(bu)置緊湊，距(jù)離陸地較(jiào)遠，一旦發(fā)生風❄️險，輕(qīng)則影響生(shēng)産，重則導(dǎo)緻平台火(huǒ)災和原油(you)洩漏，造成(chéng)重大經濟(jì)損✌️失和惡(è)劣的社會(hui)影響。因此(cǐ)做好工作(zuo)流量計的(de)選型，對保(bao)證生産質(zhì)量、提高生(sheng)産效率等(deng)具有重要(yao)的作用。
　　流(liú)量計量是(shì)一項極其(qí)複雜的工(gōng)作，需要考(kǎo)慮各種環(huán)境因素、被(bèi)測介質的(de)理化特性(xìng)、被測介質(zhi)當前的工(gong)藝✂️參數⁉️等(děng)。流量測量(liang)方法很多(duō)，流量儀表(biǎo)的種類更(gèng)是繁多，可(kě)供工業用(yong)❄️的流量計(jì)量儀表就(jiù)有60多種🍉”。每(měi)種産品适(shì)用性和局(ju)限性都不(bu)一樣。目前(qián)，海洋平📧台(tai)可選的流(liú)量計類型(xíng)主要有科(ke)氏質量流(liú)量計、超聲(shēng)波流量計(jì)、容積式流(liú)量計、孔闆(pǎn)流量計、電(diàn)磁流量計(jì)、渦輪流量(liàng)計、渦🙇‍♀️街流(liu)量計、轉子(zi)流量計、V錐(zhuī)型流量❤️計(ji)、靶式流量(liàng)計等。
1海洋(yang)平台常用(yong)流量計的(de)原理及特(te)點
1.1科氏質(zhi)量流量計(ji)
　　科氏質量(liang)流量計的(de)傳感器内(nei)有2個平行(háng)流管，中間(jian)設有驅動(dong)⛷️線圈，兩端(duān)設有檢測(cè)線圈。當發(fā)射機提供(gòng)的激👅勵電(diàn)壓加到驅(qu)動線圈上(shàng)，振動管在(zài)往複周期(qī)中振動，流(liú)體流過傳(chuan)感器的振(zhen)動管時，振(zhèn)動管就會(huì)❗産生科氏(shi)力效應，使(shi)⛹🏻‍♀️振動管産(chan)👈生扭轉振(zhen)🈲動。安裝在(zai)🌂振動管兩(liang)端的檢測(cè)線圈将産(chan)生2組不同(tóng)相位的信(xìn)号，2個信号(hao)的相位差(cha)與流體通(tong)過傳感器(qì)的質量流(liú)量成正比(bi)。
　　優點:直接(jie)測量流體(tǐ)的質量流(liu)量，測量精(jīng)度高;測量(liang)💰範圍廣泛(fàn);測🐪量管的(de)振動幅小(xiao)，可視作非(fei)活動件，無(wú)擾流件和(hé)活動件;測(cè)量值對迎(ying)流流速分(fen)布不敏感(gan)、對流體黏(nián)度不敏感(gǎn);流體密度(du)對測量值(zhi)影響微小(xiǎo)。缺點:零點(dian)💛不穩定;不(bu)能用于測(cè)量低密度(dù)介質和低(di)壓氣體;容(róng)易🐕受到振(zhèn)動幹擾;無(wu)法測量大(da)管徑;測量(liàng)💁管内壁沉(chen)積結垢或(huo)磨損腐蝕(shi)會嚴重影(yǐng)響測量精(jing)🤩度”;壓損大(dà);重量較大(da)，體積較大(da);價格昂貴(guì)。
1.2超聲波流(liú)量計
　　超聲(sheng)波流量計(jì) 是指基于(yu)超聲波在(zài)流動介質(zhì)中傳播速(sù)度等于被(bèi)測🚶‍♀️介質✨的(de)平均流速(sù)與聲波在(zai)靜止介質(zhì)中速度的(de)⭕矢量和的(de)原理👄開發(fā)的流量計(jì)，主要有多(duō)普勒式、時(shí)差式、波束(shù)偏移🌐式、噪(zào)聲式及相(xiang)關式等🔴類(lei)型田。海洋(yáng)平台通常(chang)采用多聲(shēng)道、時差式(shi)。時差式基(jī)本原理:超(chāo)👄聲波沿流(liu)體正向傳(chuán)播和其沿(yan)流體逆向(xiang)傳播的速(sù)度不同會(hui)引📱起👌時差(chà)。采用2(多)個(ge)超聲波發(fa)送器(UA和UB)和(he)2(多)個超聲(sheng)💃🏻波接收(RA和(hé)RB)，2組取自同(tóng)一聲源的(de)聲波在UA與(yu)RA之間和UB與(yǔ)RB之間分别(bié)傳送，這2組(zu)聲波與管(guan)道均成α角(jiǎo)(α=45°)，超聲波流(liu)量計原理(lǐ)示意圖見(jian)圖1。向下遊(yóu)發射💘的超(chao)㊙️聲波會被(bei)流體加速(su)，而向.上遊(yóu)發射的超(chāo)聲波會被(bei)延遲，其時(shi)間💰差與流(liu)體流速成(cheng)正比。。也可(kě)以發送正(zhèng)🈚弦波信号(hao)測量2(多)組(zu)聲波之間(jiān)的相移來(lai)計算出流(liu)體的流速(su)。
 
　　優點:可作(zuo)非接觸測(cè)量，無擾流(liu)，無壓損;可(ke)測量大尺(chi)寸管🈚道，在(zài)無🈲法實現(xian)實流校驗(yàn)時可選擇(zé)超聲波流(liu)量計♌;可測(cè)量非導電(diàn)性流體。缺(quē)點:耐溫性(xing)能不高;抗(kang)🎯幹擾能⚽力(li)差;直管段(duan)要求嚴格(ge)💃;結垢會嚴(yán)重影響測(cè)量精度及(jí)測量精度(du);可靠性、精(jing)度等級不(bú)高;重複性(xìng)差、使用壽(shou)命🤞短、價格(gé)較高，超聲(shēng)流量計(時(shi)差式)隻能(néng)✨用于潔淨(jìng)流體。
1.3容積(ji)式流量計(ji)
　　容積式流(liu)量測量是(shi)采用固定(ding)的小容積(jī)來反複計(jì)量通過流(liú)量計的流(liu)體體積。在(zài)容積式流(liu)量計内部(bu)必須具有(yǒu)一個或多(duo)個标準容(rong)積的空間(jian)，通常稱爲(wèi)“計量空間(jiān)”，該空間由(you)儀表殼體(ti)内壁和流(liu)量計轉動(dong)部件組成(chéng)。流體通過(guò)會帶動流(liu)量計的轉(zhuan)動部件旋(xuán)🔞轉，在這個(gè)過程中，流(liu)體一次又(yòu)一次地充(chōng)滿計量空(kong)間，然後在(zài)一次又一(yī)次地排出(chu)。在一定條(tiao)件下，該計(ji)量空間的(de)容積是固(gu)定的，測得(dé)流量計轉(zhuan)動部件的(de)旋🏃‍♀️轉次數(shu)，即可以計(ji)算得到通(tōng)過流量♋計(ji)的流體流(liú)量的累積(ji)值。
　　優點:計(ji)量精度高(gao);無直管段(duàn)要求，能用(yòng)于高黏度(du)、低雷諾數(shu)流體❗的測(ce)量;可選直(zhi)讀式儀表(biǎo)，無需外部(bu)能源(也可(kě)采用锂電(diàn)池🏃‍♀️供電)，可(kě)直接測量(liàng)累積流量(liang)。缺點:結構(gou)複雜，體積(ji)大;對❌被測(cè)介質種類(lei)、潔淨度和(he)相🈲态要求(qiu)較高;不能(néng)用于高溫(wen)和㊙️低溫工(gong)況;産生較(jiào)大噪聲和(hé)振動。
1.4孔闆(pǎn)流量計
　　孔(kong)闆流量計(jì) 是由标準(zhun)孔闆和 差(cha)壓變送器(qì) 配套組成(cheng)的流量計(ji)量儀表，屬(shǔ)于差壓式(shi)流量計的(de)一㊙️種。它是(shi)以流動連(lian)續性方程(chéng)和伯努利(lì)方程式爲(wèi)基礎💯，當充(chong)滿管道的(de)🛀🏻流體流經(jing)标準孔闆(pǎn)時，在孔闆(pan)的節流孔(kong)處流😄體流(liu)速加快，在(zài)孔闆前後(hòu)産生了壓(yā)差，流體的(de)🤩流量越大(dà)，在孔闆前(qián)後産生的(de)壓差越大(da)💘，便可通過(guò)測量壓差(chà)來計算出(chu)流體流量(liang)。
　　優點:标準(zhun)節流孔闆(pǎn)無需實流(liú)校準;結構(gòu)簡單、易于(yu)複制;性能(neng)🤟穩定可靠(kao);應用廣泛(fàn)，價格低廉(lian)。缺點:長期(qi)🥰使用精度(dù)下降，需要(yao)适時保養(yang);重複性、精(jing)度不高，測(cè)📱量範圍窄(zhai)，受流體雷(léi)諾數影響(xiang)較大;安裝(zhuāng)要求較高(gāo)🏃;壓損大，長(zhang)期運行和(he)後期保養(yǎng)費用高。
1.5電(dian)磁流量計(ji).
　　電磁流量(liang)計 是依據(ju)法拉第電(diàn)磁感應定(ding)律研發的(de)适用于多(duo)數可導電(dian)介質的流(liú)量計。根據(ju)該原理，在(zai)導管垂直(zhi)方向施加(jia)一個交變(bian)的✌️磁場💋，并(bìng)在流量計(ji)絕緣襯裏(li)的内壁兩(liǎng)側設置2台(tái)配套🧑🏾‍🤝‍🧑🏼電極(jí)，兩電極的(de)連.線既與(yǔ)導管軸線(xiàn)垂直，又與(yǔ)磁場方向(xiang)垂直，當流(liú)體流經導(dǎo)管時，因切(qie)割磁感線(xian)，2個電極💘上(shàng)就産生感(gan)應電動勢(shi)，該📐感應電(diàn)動勢與流(liu)量成正比(bǐ)，通過測量(liang)該電動勢(shì)的大小可(kě)計算出管(guǎn)内流動的(de)流體的流(liú)量。
　　優點:不(bú)受流體密(mì)度、黏度、溫(wen)度、壓力等(děng)物.理性質(zhi)變化的影(ying)響;無擾流(liú)，無壓損，特(tè)别适合漿(jiang)液測量;耐(nài)腐蝕、耐磨(mó)損;功耗🌏低(di)、零☁️點穩定(dìng)、精度高;可(kě)雙向測量(liàng);傳感器使(shǐ)用壽命極(ji)長;所需的(de)直管段較(jiào)短。缺點:無(wú)法🤩測量含(hán)有☔大量氣(qì)體的液體(tǐ);被☔測液體(tǐ)的電導率(lǜ)須高于10-5S/cm;不(bú)能用于高(gāo)溫和高壓(ya)流體的測(ce)量;易受外(wai)界環境電(dian)磁場的幹(gan)擾。
1.6渦輪流(liu)量計
　　渦輪(lún)流量計 是(shi)應用力學(xue)原理進行(háng)流量測量(liang)的典.型流(liú)量計。流⭐體(tǐ)通過管道(dào)時帶動渦(wō)輪旋轉，在(zai)--定條件下(xia)，測得轉動(dong)部件的旋(xuan)轉速度👨‍❤️‍👨，渦(wō)輪的轉速(su)與流量成(chéng)正比，通過(guo)測量渦輪(lún)的轉速可(ke)計算出管(guan)内流動流(liú)體的流量(liang)。
　　優點:精度(dù)高，能耗少(shǎo)，重複性好(hao)，無零點漂(piāo)移，結構緊(jin)❌湊。缺👅點:校(xiao)準時效不(bu)長，需要定(ding)期校準;流(liú)體物性對(duì)流量特性(xing)影響🤟大;有(you)傳動部件(jian)，抗震動能(neng)力差;必須(xū)水平安裝(zhuang)。
1.7渦街流量(liàng)計
　　渦街流(liu)量計 也稱(chēng)之爲旋渦(wō)流量計或(huò)卡門渦街(jie)流量計，測(cè)量基本原(yuan)理✂️是流體(tǐ)在流經旋(xuan)渦發生體(ti)時會産生(sheng)振蕩。當流(liú)體在管道(dào)中經♌過旋(xuán)🔴渦發生體(ti)時，在旋渦(wo)發生體後(hou)上下交替(ti)💋産生2列規(guī)則的旋渦(wō)，旋渦的釋(shi)放頻率與(yu)流體平均(jun1)速度及旋(xuan)渦發生體(tǐ)特征寬度(du)有關😘，可用(yong)ƒ=Stuv/d表示。ƒ爲旋(xuan)渦的釋放(fang)🍉頻率，Hz;v爲流(liu)體👄平均速(sù)度，m/s;d爲🐇旋渦(wō)發生體特(tè)征寬度，m;St爲(wei)斯特勞哈(ha)爾數(Strouhalnum-ber)，無量(liang)綱，它的數(shu)值範圍爲(wèi)0.14~0.27。St與☁️流體的(de)雷諾數有(yǒu)關，流體的(de)雷諾數Re在(zài)2x104~7x106之間時，St爲(wèi)常數，這也(yě)是渦街流(liu)量計的精(jīng)度保證範(fan)圍。
　　優點:結(jie)構簡單，無(wú)可動部件(jiàn)，可靠性高(gao);安裝簡單(dan)，維護方便(biàn);性能🔞穩定(ding)，壽命長;無(wu)零點漂移(yi)，精度較高(gāo);壓損較小(xiǎo)，運✉️行費用(yong)低。缺點:誤(wù)差大;抗振(zhèn)性能差;測(ce)量髒污介(jiè)質适應性(xing)差;管段要(yào)求高;耐溫(wen)性能差。
1.8轉(zhuan)子流量計(ji)
　　轉子流量(liàng)計 也稱爲(wei)浮子流量(liàng)計，是根據(ju)節流原理(lǐ)測量流體(ti)流量的。在(zài)流速和浮(fu)力的共同(tóng)作用下，浮(fu)子可以沿(yan)着自下向(xiàng)上擴大的(de)豎直錐形(xíng)管内運動(dòng)，當浮子重(zhong)力與浮力(li)及流體👄流(liú)動産生的(de)摩擦力平(píng)衡後，浮子(zi)保持相對(duì)位置.上的(de)靜止，在--定(dìng)條件下，浮(fú)子的位置(zhì)與流體的(de)流速成正(zheng)比關系，通(tong)過浮子的(de)😍位置可計(jì)算出通過(guo)該處流🔴體(tǐ)的流量。
　　優(yōu)點:适用于(yú)小管徑和(hé)低流速;可(kě)用于較低(di)雷諾數流(liú)态;工作可(ke)靠、維護量(liàng)小、壽命長(zhang);就地型指(zhǐ)針指示接(jie)近于線性(xing);結構簡單(dan)，價格低廉(lián)。缺點:應用(yong)局限于中(zhong)小管徑;玻(bō)璃管轉子(zǐ)流量計🏃🏻的(de)玻璃管易(yì)碎，不适🤩用(yòng)于大部分(fen)工業場地(dì);轉子流🌂量(liang)計隻能用(yòng)于自下☔向(xiàng)上垂直流(liu)的管道安(an)裝;使用流(liú)體和出廠(chǎng)标定流🤞體(ti)不同時，要(yao)作⭐流量示(shì)值修正。.
1.9V錐(zhui)型流量計(jì)
　　V錐型流量(liàng)計 是一種(zhong) 差壓流量(liàng)計 ，其工作(zuo)原理示意(yì)圖如圖2所(suǒ)示，它以流(liu)動連續性(xing)方程和伯(bo)努利🔞方程(cheng)式爲基礎(chǔ)，利用V錐體(ti)在流場中(zhong)産生的節(jiē)流🔞效應，通(tōng)過檢測V錐(zhui)體前後的(de)壓差來實(shí)現流量的(de)測量。與♈其(qi)他節❤️流元(yuán)件相比，它(ta)改變了節(jiē)流布局，從(cong)中心孔節(jiē)流改爲環(huán)狀節流。當(dāng)充滿管道(dao)的流體，.流(liu)經管道内(nei)的節流元(yuán)件時，流體(tǐ)将在節流(liu)元件處形(xing)成局部收(shōu)縮，從而使(shi)流速加快(kuài)，靜壓力降(jiàng)低，在節流(liú)元件前後(hòu)便産生了(le)壓差，介質(zhì)流速越大(dà)，在🚶‍♀️節流元(yuan)件前後産(chan)生🏃‍♂️的壓差(cha)就越大，流(liú)體流量的(de)大小可通(tong)過測量壓(ya)差來進行(háng)測量，由于(yú)其特殊❤️的(de)結構，與标(biao)準節流裝(zhuang)置相比，雷(léi)諾數下限(xian)值有了很(hěn)大程度的(de)改善，但當(dāng)雷諾數很(hen)小時，V錐型(xíng)流量計的(de)不确定度(dù)将增大，精(jīng)度将難以(yi)保📞證。
 
　　優點(dian):流量大、長(zhǎng)期測量精(jing)度高、重複(fu)性和穩定(dìng)性好，安裝(zhuāng)🤩限制少、耐(nài)磨損、耐贓(zang)耐污。缺點(diǎn):易堵塞、壓(yā)損大、結構(gou)複雜、拆裝(zhuāng)困難、量程(cheng)比小、小流(liú)量測量精(jing)度低。.
1.10靶式(shi)流量計
　　靶(ba)式流量計(ji) 主要用于(yu)解決高黏(nian)度、低雷諾(nuò)數流.體的(de)流量測量(liang)，工作原理(li)⁉️是當介質(zhi)在測量管(guǎn)中流動時(shi)，因其自身(shen)的動🌐能會(huì)🛀🏻對阻🐇流件(jian)施加一作(zuo)用力，其作(zuò)用力大小(xiao)🤟與介質流(liú)速的平方(fang)成正比，阻(zu)流件接受(shòu)的作用力(lì)，經剛性連(lián)接的傳遞(dì)件傳至傳(chuán)感器，傳感(gan)器産生電(diàn)♈信号輸出(chu)此電壓信(xìn)号經計算(suàn)機處理後(hou)，即可得到(dao)相應的瞬(shùn)時👌流量和(hé)累積總量(liang)。
　　優點:結構(gòu)堅固、無可(kě)動部件、安(ān)全可靠;适(shì)合大管徑(jing)、高低🔞壓介(jiè)質的測量(liang)，拆卸方便(biàn);無任何洩(xie)漏點、耐高(gao)壓，重複性(xing)好、測量速(su)度快;壓損(sǔn)小;抗幹擾(rao);基本不受(shòu)流體内🔅雜(za)質影響;能(neng)通過更換(huàn)阻流件(靶(bǎ)片)的方法(fa)而變量程(cheng);安裝簡單(dan)方便，易維(wéi)護。缺點:每(mei)次安裝都(dou)需要設置(zhi)零點;精度(dù)較低，不推(tui)薦用于貿(mao)易結算;不(bú)能用于頻(pin)繁斷流的(de)工況。
2雷諾(nuo)數的計算(suan)
　　雷諾數是(shì)流體力學(xue)中表征黏(nián)性影響的(de)相似準則(zé)🔴數，記作Re。它(tā)又稱雷諾(nuo)準數，是用(yòng)以判别黏(nian)性流體流(liu)動狀态的(de)🙇‍♀️-個無🔞因次(cì)數群。流體(ti)在圓管内(nei)的流動形(xing)态除了與(yu)流速有關(guān)外，還與管(guǎn)徑、流體的(de)動力黏度(du)、流體的密(mì)度這3個因(yīn)素有關，其(qi)數學公式(shì)表達爲:
Re=ρv´L/μ,(1)
　　式(shi)中，ρ爲流體(tǐ)密度;v´爲流(liú)場的特征(zheng)速度，L爲流(liu)場的特征(zheng)☁️長度;μ爲動(dòng)力黏性系(xi)數。
3常用流(liu)量計的選(xuan)型
　　常用流(liu)量計各有(you)特點，在選(xuǎn)用流量計(ji)時應揚長(zhang)避短🌂，根據(jù)㊙️以下原則(zé)選擇适合(he)本項目的(de)流量計。
1)安(ān)全生産原(yuan)則。第一是(shi)測量方式(shi)的可靠性(xing)，即取樣或(huo)節流裝置(zhì)在生産中(zhong)不會發生(shēng)機械強度(dù)或電氣回(hui)路故障♉而(ér)引起事故(gu);二是測量(liàng)儀表無論(lùn)在正常工(gong)作還是在(zai)故障情況(kuang)下都不能(néng)對生産系(xi)統的安全(quán)性産生影(yǐng)響。高溫高(gao)壓下、沖蝕(shí)較嚴重🤞的(de)場合，不💃🏻能(neng)使用結構(gou)強度低的(de)靶式、渦輪(lun)流量計，也(ye)不能使💚用(yong)需要插入(rù)🔞安裝的流(liú)量計。
2)滿足(zú)工藝需求(qiú)要求原則(ze)。根據相關(guān)工藝參數(shù)(流量、密度(dù)、黏度、管道(dào)的直徑)計(jì)算出雷諾(nuò)數，當雷諾(nuò)數小于2300時(shi)，流體處于(yu)層流流态(tai);當雷諾數(shù)大于2300且小(xiao)于4000時，流體(ti)處🌐于過渡(dù)🧡流流态;當(dāng)雷諾數大(dà)于4000時，流體(ti)處于紊流(liu)流态🍓。工程(chéng)上的流體(ti)大部分處(chu)于紊流流(liu)态，絕大部(bu)分的流📐量(liang)計量儀表(biao)也是針對(duì)紊流流态(tai)的流體進(jìn)行設計的(de)🆚，所以對于(yú)處于✉️層流(liu)流态和過(guò)渡流流态(tai)流體的流(liú)量🏃🏻計量需(xū)要選用特(tè)殊的流量(liang)計。
　　流量計(ji)在其量程(cheng)比範圍内(nei)才能保證(zheng)精度，選型(xing)時🐆應注意(yi)🈲流量範圍(wei)，選擇合适(shì)量程比的(de)流量計。常(cháng)用流量計(jì)量程比:科(ke)氏質量流(liu)量計，100:1;轉子(zǐ)流量計，10:1;超(chāo)聲♍波流量(liang)計，100:1;渦街流(liu)量計，10:1;渦輪(lun)流量計，10:1;靶(bǎ)式流量計(ji)，15:1;孔✊闆流量(liang)計，3:1;電磁流(liú)量計，100:1，V錐型(xing)流量計，10:1，容(róng)積式流量(liàng)計，10:1。
3）安裝要(yào)求原則。流(liú)量計精度(du)，受其前後(hou)直管段長(zhang)度🏃影響，選(xuǎn)型時應結(jié)合管道專(zhuān)業的三維(wei)模型，按照(zhào)前🐅後直管(guǎn)段長度相(xiang)關要求進(jin)行流量計(ji)的選擇，常(chang)用流量計(ji)對.上遊、下(xia)遊直管段(duàn)的要求如(rú)表1所示，其(qí)中😍D爲流量(liàng)計直徑。

 
4)價(jia)格原則。科(ke)氏質量流(liú)量計、容積(jī)式流量計(jì)和超聲波(bō)(管段式)流(liú)量計是貴(gui)的流量計(jì)，轉子和孔(kong)闆流量計(ji)價格較低(di)，而渦輪🆚、渦(wō)街、靶式、 超(chao)聲波(外夾(jiá)式) 、V錐型等(děng)流量計的(de)價格在250mm(10寸(cun))以内都相(xiàng)差不遠，250mm.(10寸(cùn))以上的流(liú)🛀量計應盡(jìn)量選用價(jià)格便宜的(de)孔闆流量(liang)計。

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