摘要:文章主要(yào)介紹了海洋平(ping)台常用流量計(ji) 的原理和特點(dian)，結合海洋平台(tai)的特點叙述了(le)流量計💰選型時(shí)的注意事項，并(bìng)給出了海洋平(ping)台常用流量計(ji)🔞的選型原則和(he)計算✨方法，爲海(hai)洋平台選出合(he)适的流量計提(ti)供了一種方案(àn)✨。
　　流量計量是海(hai)洋平台計量的(de)重要組成部分(fèn)之海洋平台空(kong)間🈲緊張，油氣生(sheng)産設施布置緊(jǐn)湊，距離陸地較(jiào)遠，一旦發生風(feng)險，輕則影響生(sheng)産，重則導緻平(ping)🔞台火災和原油(yóu)洩漏，造成重大(da)經濟損🍓失和惡(è)劣的社會影響(xiang)。因此做好🌈工作(zuo)流量計的選型(xing)，對保證生産質(zhì)量、提高生産效(xiao)率等具有重要(yao)的作用。
　　流量計(jì)量是一項極其(qí)複雜的工作，需(xū)要考慮各種環(huán)境因✉️素♋、被測介(jiè)質的理化特性(xìng)、被測介質當前(qián)的工藝參數等(deng)。流量測量方法(fǎ)很多，流量儀表(biao)的種類更是繁(fan)多，可供工業用(yong)🌍的流量計量儀(yi)表就有60多種”。每(měi)種産品适用性(xing)和局限性都不(bú)一樣。目前，海洋(yáng)平台可選的流(liú)量計類型主🚶要(yao)有科氏質量流(liu)量計、超聲波流(liú)量計☁️、容積式流(liu)量計、孔闆流量(liang)計、電磁👈流量計(jì)、渦輪流量計、渦(wo)街流量計、轉子(zǐ)流量計、V錐型流(liu)量計、靶式流量(liàng)計等。
1海洋平台(tái)常用流量計的(de)原理及特點
1.1科(ke)氏質量流量計(jì)
　　科氏質量流量(liang)計的傳感器内(nèi)有2個平行流管(guan)，中間設有♊驅動(dòng)線🤞圈，兩端設有(you)檢測線圈。當發(fa)射機提供的激(ji)勵電💚壓加到驅(qū)動線圈上，振動(dòng)管在往複周期(qī)中振動⭕，流體流(liu)過傳感器的振(zhen)動管時🔴，振動管(guǎn)就會産生科氏(shì)💛力效應，使💘振動(dong)管産生扭轉振(zhen)動。安裝在振動(dòng)管兩端的檢測(ce)線圈🔴将産生2組(zu)不同相位的信(xìn)号，2個信号的相(xiang)位差與流體通(tong)過傳感器的質(zhì)量流量成正比(bi)。
　　優點:直接測量(liang)流體的質量流(liú)量，測量精度高(gao);測量範圍廣泛(fan);測量管的振動(dong)幅小，可視作非(fei)活動件，無擾流(liú)件和活動件;測(ce)量值對迎流流(liú)速分布不敏感(gǎn)🔆、對流體黏度不(bú)‼️敏感;流⭐體密度(dù)㊙️對測量值影響(xiǎng)微小。缺點:零點(diǎn)👌不穩定;不能用(yong)于測量低密度(dù)👣介質和低壓氣(qì)體;容易受到振(zhèn)動幹擾;無法測(cè)量✂️大管徑;測量(liang)管内壁沉積結(jie)垢或磨損腐蝕(shí)會嚴重影響測(ce)量精度”;壓損大(da);重量較🔱大，體積(ji)較大;價格🍉昂貴(gui)。
1.2超聲波流量計(jì)
　　超聲波流量計(jì) 是指基于超聲(shēng)波在流動介質(zhì)中傳播速度等(deng)于被💃🏻測介💃質的(de)平均流速與聲(sheng)波在靜止介質(zhì)中速度的矢量(liang)和的原理開發(fā)🈲的流量計，主要(yào)有多普勒式、時(shí)差式、波束偏移(yí)式、噪聲式及相(xiang)關式等類型田(tián)。海洋㊙️平台通常(chang)采用多聲♍道、時(shí)差式🌐。時差式基(jī)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻本原理:超😄聲波(bo)沿流體💔正向傳(chuán)播和其沿流體(ti)逆向傳播的速(su)度不同會引起(qi)時差。采用2(多)個(gè)超聲波發送器(qì)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻(UA和UB)和2(多)個超聲(shēng)波接收(RA和RB)，2組取(qǔ)自同一聲源的(de)聲波在UA與RA之🎯間(jian)和UB與RB之間分别(bie)🈲傳送，這2組聲波(bō)與管道均成α角(jiǎo)(α=45°)，超聲波流量計(ji)原理示意圖見(jiàn)🌂圖1。向下遊發射(she)✉️的超👉聲波會被(bei)流體加速，而向(xiàng)📱.上遊發射的超(chao)聲波會被延遲(chi)，其時間差與流(liu)體流速成正比(bǐ)。。也可以發送正(zheng)弦波信号測量(liang)2(多)組聲波🐪之間(jian)的相移來計算(suan)出流體的流速(sù)。
 
　　優點:可作非接(jiē)觸測量，無擾流(liu)，無壓損;可測量(liang)大尺寸管道，在(zài)無法實現實流(liú)校驗時可選擇(zé)超聲波流量計(jì);可測㊙️量非👅導電(diàn)👄性流體。缺點:耐(nài)溫性能不高;抗(kang)幹擾能力差;直(zhi)管段要求嚴格(ge);結垢會嚴重影(yǐng)響測量精度及(ji)❓測量精度;可靠(kào)性、精⛷️度等級不(bu)高;重複性差、使(shǐ)用壽命短、價格(gé)較高🌈，超聲流量(liang)計(時差式)隻能(néng)用于潔淨流體(tǐ)。
1.3容積式流量計(ji)
　　容積式流量測(ce)量是采用固定(dìng)的小容積來反(fan)複計量通過流(liú)量㊙️計的流體體(tǐ)積。在容積式流(liú)量計内部必須(xū)具有👨‍❤️‍👨一個🧑🏽‍🤝‍🧑🏻或多(duo)🐕個标準容積的(de)空間，通常稱爲(wei)“計量空間”，該空(kōng)🏃‍♂️間由儀表殼體(ti)内壁和流量計(jì)轉動📞部件組成(chéng)。流體通過會帶(dai)動流量計的轉(zhuan)動部件旋😄轉，在(zài)這個過程中，流(liu)體一次又一次(cì)地充滿計量空(kong)♊間，然後在一次(cì)又一次地排出(chu)。在一定條件下(xià)，該計🌂量空間的(de)容積是固定的(de)☁️，測得流量計轉(zhuǎn)動部件的👣旋☎️轉(zhuǎn)次數，即可以計(jì)😘算得到通過流(liu)量計的流體流(liú)量的累積值。
　　優(yōu)點:計量精度高(gāo);無直管段要求(qiu)，能用于高黏度(dù)、低雷諾數流體(tǐ)的測量;可選直(zhi)讀式儀表，無需(xū)外部能源(也可(ke)采用锂電池供(gong)電♈)，可直接測量(liang)累積流量。缺點(diǎn):結構☔複雜，體🐆積(ji)大;對被測介🐇質(zhi)種類、潔淨度和(he)相态要求較高(gao);不能用于高溫(wēn)和低溫工況;産(chan)生較大噪聲和(hé)振動。
1.4孔闆流量(liang)計
　　孔闆流量計(jì) 是由标準孔闆(pǎn)和 差壓變送器(qi) 配套組成的流(liú)量計量儀表，屬(shu)于差壓式流量(liàng)計的一💚種。它是(shì)以流動連續性(xìng)方程和伯努利(li)方程式爲基礎(chu)，當充滿管道的(de)流體流經标準(zhun)孔闆時，在孔闆(pǎn)的節流💰孔處流(liu)體流速加快，在(zai)孔闆前後産生(shēng)了壓🐅差，流體的(de)流量越大，在孔(kǒng)闆前🌈後産生的(de)壓差越大💚，便可(kě)通過測量壓差(cha)來計算出流體(ti)流🐆量。
　　優點:标準(zhǔn)節流孔闆無需(xu)實流校準;結構(gòu)簡單、易于複制(zhì);性能穩定可靠(kào);應用廣泛，價格(gé)低廉。缺點:長期(qi)使用🌈精度下降(jiang)，需要㊙️适時保養(yǎng);重複性、精度不(bu)高，測量範圍窄(zhai)，受流體雷諾數(shu)影響較大;安裝(zhuāng)要求較高🔴;壓損(sun)大，長🌈期運行和(he)後期保養費用(yong)高。
1.5電磁流量計(jì).
　　電磁流量計 是(shì)依據法拉第電(dian)磁感應定律研(yán)發的适用于多(duo)數可導電介質(zhi)的流量計。根據(ju)該原理，在導管(guan)垂直方❌向施加(jia)一個交變的磁(ci)場，并在流量計(ji)絕緣襯裏的🔞内(nei)壁兩側設置2台(tái)配套電極，兩電(diàn)極的連.線既與(yǔ)導管軸線垂直(zhí)，又與磁場方向(xiàng)垂直，當流體流(liú)經導管時，因切(qiē)割磁感線，2個電(dian)極上就産生感(gan)應電動勢，該㊙️感(gǎn)應電動勢✔️與流(liu)量成正比，通過(guò)測量該電動勢(shì)的大小可計算(suan)出管内流動的(de)流體的🆚流量。
　　優(yōu)點:不受流體密(mì)度、黏度、溫度、壓(ya)力等物.理性質(zhì)變化☁️的☂️影‼️響;無(wu)🏃‍♀️擾流，無壓損，特(te)别适合漿液測(ce)量;耐腐蝕、耐磨(mo)損;功耗低、零✔️點(diǎn)穩✍️定、精度高;可(kě)雙向測量;傳感(gan)器使用壽命💃極(jí)長;所需的直管(guǎn)段較短。缺點:無(wu)法測量含有大(dà)量氣體的液體(ti);被測液體的🈲電(diàn)導率須高于10-5S/cm;不(bú)能用于高溫和(he)高壓流體的測(ce)量;易受外界環(huán)境電磁場的幹(gàn)擾。
1.6渦輪流量計(jì)
　　渦輪流量計 是(shi)應用力學原理(li)進行流量測量(liang)的典.型流量計(jì)。流體通過管道(dao)時帶動渦輪旋(xuan)轉，在--定條件下(xia)，測得轉動部件(jiàn)的旋轉速度🔴，渦(wō)輪的轉速與流(liú)量成正比，通過(guo)測量渦輪的轉(zhuǎn)速可🆚計算出管(guan)内流動流體的(de)流量。
　　優點:精度(dù)高，能耗少，重複(fú)性好，無零點漂(piao)移，結構緊湊。缺(que)⛱️點:校準時效不(bú)長，需要定期校(xiào)準;流體物性對(duì)流量特性影響(xiang)大;有🐪傳動部件(jian)，抗震動能力差(chà);必須水平安裝(zhuāng)。
1.7渦街流量計
　　渦(wo)街流量計 也稱(cheng)之爲旋渦流量(liang)計或卡門渦街(jie)流量計，測量基(jī)🔅本原理是流體(tǐ)在流經旋渦發(fa)生體時會産生(sheng)振蕩。當流體在(zài)管道中經🔞過旋(xuán)渦發生體時，在(zai)旋渦發生體後(hou)上下交替産生(sheng)2列🥵規則的旋渦(wō)，旋🆚渦的釋放頻(pin)率與流體平均(jun)速度及旋渦發(fa)生體特征寬度(du)有關🐅，可用ƒ=Stuv/d表示(shi)。ƒ爲旋渦的釋放(fang)🈲頻率，Hz;v爲流體平(ping)均速度，m/s;d爲旋渦(wō)發生體特征寬(kuan)度，m;St爲斯特勞哈(ha)爾數(Strouhalnum-ber)，無量綱，它(ta)的數值範圍爲(wei)0.14~0.27。St與流體的雷諾(nuò)數有📧關，流體的(de)雷諾數Re在2x104~7x106之間(jian)時，St爲常數，這也(yě)是渦街流量🏃🏻計(jì)的精度保證範(fàn)圍。
　　優點:結構簡(jiǎn)單，無可動部件(jiàn)，可靠性高;安裝(zhuang)簡單，維護方便(bian)🏃‍♀️;性能穩定，壽命(ming)長;無零點漂移(yí)，精度較高;壓損(sǔn)較👈小，運🌈行費用(yong)低。缺點:誤差大(dà);抗振性能差;測(ce)量髒污介質适(shi)應性差;管段要(yao)求高;耐溫性能(neng)差。
1.8轉子流量計(jì)
　　轉子流量計 也(ye)稱爲浮子流量(liàng)計，是根據節流(liú)原理測量流體(tǐ)流量的。在🌍流速(su)和浮力的共同(tóng)作用下，浮子可(ke)以沿着自下🔴向(xiang)上擴大的豎直(zhi)錐形管内運動(dòng)，當浮子重力與(yǔ)浮力及流體流(liú)動産生的摩擦(ca)力平衡後，浮子(zi)保持相對位置(zhi).上的靜止，在--定(dìng)條件下，浮子的(de)位置與流體的(de)流速成正比關(guan)系，通過浮子的(de)😘位置可計算出(chū)通過該處流體(ti)的流量。
　　優點:适(shi)用于小管徑和(he)低流速;可用于(yu)較低雷諾數流(liu)态;工作可靠、維(wéi)護量小、壽命長(zhǎng);就地型指針指(zhǐ)示接近于線性(xìng);結構簡單，價🔞格(ge)低廉。缺點:應用(yòng)局限于中小管(guan)徑;玻璃管轉子(zi)流量計的玻璃(li)管易碎，不适用(yong)于大部分工業(ye)場地;轉子流🤩量(liàng)計隻能用于自(zi)下📧向上垂直流(liú)的管道安裝;使(shi)用流體和出廠(chang)标定流體不同(tong)時，要👨‍❤️‍👨作流量示(shì)值修正。.
1.9V錐型流(liu)量計
　　V錐型流量(liang)計 是一種 差壓(yā)流量計 ，其工作(zuo)原理示意圖如(ru)圖2所示，它以流(liú)動連續性方程(cheng)和伯㊙️努利方程(cheng)式爲基礎，利用(yòng)V錐體在流場中(zhong)産生的👈節流效(xiao)應🔞，通過檢測V錐(zhuī)體前後的壓差(chà)來實現流量的(de)測量。與其他節(jie)流元件相比，它(tā)⛷️改變了節流布(bu)局，從中心孔節(jiē)流💃🏻改爲環狀節(jiē)流。當充🔴滿管道(dao)的流體，.流經管(guǎn)道内的節流元(yuán)件時，流體🐉将在(zài)節流元件處形(xíng)成局部收縮，從(cóng)而使流速加快(kuài)，靜壓力降低，在(zai)節流元✉️件前後(hòu)便産生了壓差(chà)，介質流速越大(dà)，在節流元件前(qian)後産生⭐的壓差(chà)就越大，流體流(liú)量的大小可通(tong)過測量壓差來(lai)進行測量，由于(yu)其特殊的結構(gou)，與标準節流裝(zhuāng)置相比，雷諾數(shù)下限值🛀🏻有了很(hen)大✨程度的改善(shan)❓，但當雷諾數很(hen)☀️小時，V錐型流量(liang)計的不确定度(du)将增大，精度将(jiang)難以保證。
 
　　優點(dian):流量大、長期測(ce)量精度高、重複(fú)性和穩定性好(hǎo)👄，安裝限制少、耐(nai)磨損、耐贓耐污(wū)。缺點:易堵塞、壓(yā)損大、結構複雜(za)、拆裝困難、量程(cheng)💰比小、小流量測(cè)量精度低。.
1.10靶式(shì)流量計
　　靶式流(liú)量計 主要用于(yú)解決高黏度、低(di)雷諾數流.體的(de)流量測量，工作(zuò)🛀🏻原理是✏️當介質(zhi)在測量管中流(liú)動時，因其自身(shen)的動能會對阻(zǔ)流件🐪施加‼️一作(zuo)用力，其作用力(lì)大小與介質流(liú)速的平方成正(zheng)比，阻流件接受(shòu)的作用力🔞，經剛(gang)性連接的傳遞(dì)件傳至傳感器(qi)，傳感器産生電(dian)👌信号輸出此電(dian)壓信号經計算(suàn)機處理後，即可(ke)得到相應的瞬(shun)時流量和累積(ji)總量。
　　優點:結構(gòu)堅固、無可動部(bù)件、安全可靠;适(shi)合大管徑、高低(dī)壓介質的測量(liàng)，拆卸方便;無任(rèn)何洩漏點、耐高(gāo)🌏壓，重複性好、測(cè)量速度快;壓損(sǔn)小;抗幹擾;基本(běn)不受流體内雜(zá)質影響;能通過(guo)更換👈阻流件(靶(ba)片)的方法而變(biàn)量程♍;安裝簡單(dān)方便，易維護。缺(que)點:每次安裝都(dōu)需要設置零🌐點(dian);精度較低♌，不推(tui)薦用于貿易結(jié)算;不能用于頻(pín)繁斷流的工況(kuàng)。
2雷諾數的計算(suan)
　　雷諾數是流體(tǐ)力學中表征黏(nián)性影響的相似(sì)準則數，記作Re。它(ta)又稱雷諾準數(shu)，是用以判别黏(nián)性流體流動狀(zhuàng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼态的-個無😄因次(cì)數群。流體在圓(yuan)管内的流動形(xíng)态除了與流速(su)有關外，還與管(guan)徑、流體的動力(li)黏度、流體的密(mì)🌏度這3個因素有(you)關，其數學公式(shì)💚表達爲:
Re=ρv´L/μ,(1)
　　式中，ρ爲(wèi)流體密度;v´爲流(liu)場的特征速度(du)，L爲流場的特征(zheng)❓長度;μ爲動力黏(nián)性系數。
3常用流(liú)量計的選型
　　常(cháng)用流量計各有(yǒu)特點，在選用流(liú)量計時應揚長(zhang)避☂️短，根據✉️以下(xià)☂️原則選擇适合(he)本項目的流量(liàng)計。
1)安全生産原(yuán)則。第一是測量(liàng)方式的可靠性(xing)，即取樣或節流(liú)💋裝置在生産中(zhong)不會發生機械(xiè)強度或電氣回(huí)路⛷️故障而引起(qǐ)事故;二🏃‍♀️是測量(liàng)儀表無論在正(zhèng)常工作還是在(zài)故障情況下都(dōu)不能對生産系(xi)統的安全性産(chǎn)生影響。高溫高(gao)壓下、沖☂️蝕較嚴(yán)重的場合，不能(neng)使用結構🔞強度(dù)低的靶式、渦輪(lún)流量㊙️計，也不能(neng)使用需要插入(ru)🔞安裝的流量計(ji)。
2)滿足工藝需求(qiú)要求原則。根據(jù)相關工藝參數(shù)(流量、密度、黏度(du)🐪、管道的直徑)計(ji)算出雷諾數，當(dang)雷諾數小💰于2300時(shí)，流體處于層流(liu)流态;當雷諾數(shù)大于2300且小于4000時(shi)，流體處于過渡(du)流流态🌐;當雷諾(nuò)數大于4000時，流體(ti)處于紊流流态(tài)。工程上的流體(ti)大部分處于紊(wěn)流流态，絕☂️大部(bu)分的流量計量(liàng)儀表也是針對(dui)紊♋流流态的流(liú)體進行設計的(de)，所以對于處于(yú)層流流态和過(guo)渡流流态流體(tǐ)🈲的流量計量需(xu)要選用特殊的(de)流量計。
　　流量計(jì)在其量程比範(fan)圍内才能保證(zheng)精度，選型時應(ying)注意流量❗範圍(wéi)，選擇合适量程(cheng)比的流量計。常(cháng)用👨‍❤️‍👨流量計量程(chéng)比:科氏質量流(liu)量計，100:1;轉子流量(liàng)計，10:1;超聲波流量(liang)計，100:1;渦街流量計(jì)，10:1;渦輪流量計，10:1;靶(ba)式流量計，15:1;孔闆(pǎn)流量計，3:1;電磁流(liu)量計，100:1，V錐型流量(liàng)計，10:1，容積式流量(liàng)計，10:1。
3）安裝要求原(yuan)則。流量計精度(dù)，受其前後直管(guǎn)段長度影響，選(xuan)🈲型時應結合管(guǎn)道專業的三維(wéi)模型，按照前後(hou)直管段長度相(xiang)關🌍要求進行流(liu)量計的選擇，常(chang)用流量計☀️對.上(shang)遊、下遊直管段(duàn)的❗要求如表1所(suǒ)示，其中D爲流量(liàng)計直徑。

 
4)價格原(yuán)則。科氏質量流(liu)量計、容積式流(liu)量計和超聲波(bō)(管段式)流量計(jì)是貴的流量計(jì)，轉子和孔闆流(liú)量計價👌格較🌍低(di)，而渦輪、渦街、靶(ba)式、 超聲波(外夾(jia)式) 、V錐型等流量(liang)計的價格在250mm(10寸(cùn))以内都相差不(bu)遠，250mm.(10寸)以上的流(liú)量計應盡量選(xuǎn)用價格便宜的(de)孔闆流量計✏️。

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