摘要(yao):文章主要(yao)介紹了海(hai)洋平台常(chang)用流量計(ji) 的原理和(he)特點，結合(he)海洋平台(tai)的特點叙(xu)述了流量(liang)☀️計選型時(shi)的注意事(shi)項，并給出(chu)了海洋平(ping)台常用流(liu)💁量計的選(xuan)型原則和(he)👈計算方法(fa)，爲海洋平(ping)台選出合(he)适的流量(liang)計提供了(le)一種方案(an)🌈。
　　流量計量(liang)是海洋平(ping)台計量的(de)重要組成(cheng)部分之海(hai)洋🏃‍♀️平台空(kong)間緊張，油(you)氣生産設(she)施布置緊(jin)湊，距離陸(lu)地較遠，一(yi)旦發生風(feng)險，輕則影(ying)響生産，重(zhong)則導緻平(ping)台火災🛀和(he)原油洩漏(lou)，造成重大(da)♊經濟損失(shi)和惡劣的(de)社會影響(xiang)。因此做好(hao)工作流量(liang)計的選型(xing)，對保證生(sheng)✨産質量、提(ti)高生産效(xiao)率等具有(you)重要的作(zuo)用。
　　流量計(ji)量是一項(xiang)極其複雜(za)的工作，需(xu)要考慮各(ge)種環💜境因(yin)素、被測介(jie)質的理化(hua)特性、被測(ce)介質當前(qian)的工藝參(can)數等。流量(liang)測量方法(fa)很多，流量(liang)儀表的種(zhong)類更是繁(fan)多，可供工(gong)業用的流(liu)量計量儀(yi)表就有60多(duo)種”。每種産(chan)品适用性(xing)和局限性(xing)都不一樣(yang)。目🛀🏻前，海洋(yang)平台可選(xuan)的流量計(ji)類型主要(yao)有科氏質(zhi)🌍量流量計(ji)、超聲波流(liu)量計、容✍️積(ji)式流量計(ji)、孔闆流量(liang)計、電磁🛀🏻流(liu)量計、渦輪(lun)流量計、渦(wo)街流量計(ji)、轉子流量(liang)計、V錐型流(liu)量♊計、靶式(shi)流量計等(deng)。
1海洋平台(tai)常用流量(liang)計的原理(li)及特點
1.1科(ke)氏質量流(liu)量計
　　科氏(shi)質量流量(liang)計的傳感(gan)器内有2個(ge)平行流管(guan)，中間設有(you)驅動線圈(quan)，兩端設有(you)檢測線圈(quan)。當發射機(ji)提供的激(ji)勵電壓加(jia)到驅動線(xian)👨‍❤️‍👨圈上，振動(dong)管在往複(fu)周期中振(zhen)動，流體流(liu)過傳感器(qi)的振🧑🏾‍🤝‍🧑🏼動管(guan)時🌈，振動管(guan)就會産生(sheng)科氏力效(xiao)應，使振動(dong)管産生扭(niu)轉振動。安(an)裝在振動(dong)管兩端的(de)檢測線圈(quan)将産生2組(zu)不同相位(wei)的信🌂号，2個(ge)信号的相(xiang)位差與流(liu)體通過傳(chuan)感器的質(zhi)量流量成(cheng)正比。
　　優點(dian):直接測量(liang)流體的質(zhi)量流量，測(ce)量精度高(gao);測量範圍(wei)💃廣泛;測量(liang)管的振動(dong)幅小，可視(shi)作非活動(dong)件，無擾流(liu)件和活動(dong)件;測量值(zhi)對迎流流(liu)速分布不(bu)敏感、對流(liu)體黏度不(bu)敏感;流體(ti)密度對測(ce)量🌈值影響(xiang)微小。缺點(dian):零點不穩(wen)定;不能用(yong)于測量低(di)密度介質(zhi)和低壓氣(qi)體;容易受(shou)到振動幹(gan)擾;無法測(ce)量大管徑(jing);測量管内(nei)壁沉積結(jie)垢或磨損(sun)腐蝕會嚴(yan)重影響測(ce)量精度”;壓(ya)損大;重量(liang)較大，體積(ji)較大;價格(ge)昂貴。
1.2超聲(sheng)波流量計(ji)
　　超聲波流(liu)量計 是指(zhi)基于超聲(sheng)波在流動(dong)介質中傳(chuan)播速度等(deng)于被測介(jie)質的平均(jun)流速與聲(sheng)波在靜止(zhi)介質中速(su)度的📞矢量(liang)🚩和的原理(li)開發的流(liu)♉量計，主要(yao)有多普勒(le)式、時差式(shi)、波束偏移(yi)式、噪聲式(shi)及相關式(shi)等類型田(tian)。海洋平台(tai)通常采用(yong)多聲道、時(shi)差式。時差(cha)式基本原(yuan)理:超聲波(bo)沿流體正(zheng)向傳播和(he)其沿流體(ti)逆向傳播(bo)的速度不(bu)同會引起(qi)🏃🏻‍♂️時差。采用(yong)2(多)個超聲(sheng)波發送器(qi)(UA和UB)和2(多)個(ge)超聲💯波接(jie)收(RA和RB)，2組取(qu)自同一聲(sheng)源的聲波(bo)在UA與RA之間(jian)和UB與RB之間(jian)分别🧑🏾‍🤝‍🧑🏼傳送(song)，這2組聲波(bo)與管道均(jun)成α角(α=45°)，超聲(sheng)波流量計(ji)原理示意(yi)圖見♈圖1。向(xiang)下遊發射(she)的超聲波(bo)會被流體(ti)加速，而向(xiang).上遊發射(she)的超聲波(bo)會被延遲(chi)，其時間差(cha)與流體流(liu)✉️速成正比(bi)。。也可以發(fa)送正弦波(bo)信号測量(liang)2(多)組聲波(bo)之間的相(xiang)移來計算(suan)出流體的(de)流速。
 
　　優點(dian):可作非接(jie)觸測量，無(wu)擾流，無壓(ya)損;可測量(liang)大尺寸管(guan)道🔞，在無法(fa)實現實流(liu)校驗時可(ke)選擇超聲(sheng)波流量計(ji);可測量非(fei)導電性流(liu)❄️體。缺點:耐(nai)溫性能不(bu)高;抗幹擾(rao)能力差;直(zhi)管段要求(qiu)嚴格;結垢(gou)會🛀嚴重影(ying)響測🙇‍♀️量精(jing)度及測量(liang)精度;可靠(kao)性、精度等(deng)級不高;重(zhong)複性差、使(shi)用壽命短(duan)、價格較高(gao)，超聲流量(liang)計(時差式(shi))隻能用于(yu)潔淨流體(ti)。
1.3容積式流(liu)量計
　　容積(ji)式流量測(ce)量是采用(yong)固定的小(xiao)容積來反(fan)複計量通(tong)過流量計(ji)的流體體(ti)積。在容積(ji)式流量計(ji)内部必須(xu)😘具有一個(ge)或多🈲個标(biao)準容積的(de)空間，通常(chang)稱爲👣“計量(liang)空🔴間”，該空(kong)間由儀表(biao)殼體❌内壁(bi)和流量計(ji)轉動部件(jian)組成☎️。流體(ti)通過🔞會帶(dai)動流量計(ji)的轉動部(bu)件旋轉，在(zai)這個過程(cheng)中，流體一(yi)次又一次(ci)地充滿計(ji)量空♻️間，然(ran)後在一次(ci)又一次地(di)排出。在一(yi)定條件下(xia)，該計量空(kong)間的容積(ji)是固定的(de)，測得流量(liang)🌈計轉動部(bu)件的旋轉(zhuan)次數，即可(ke)以計🚩算得(de)到通過流(liu)量計❌的流(liu)體流量的(de)累積值。
　　優(you)點:計量精(jing)度高;無直(zhi)管段要求(qiu)，能用于高(gao)黏度、低雷(lei)諾數流體(ti)的測量;可(ke)選直讀式(shi)儀表，無需(xu)外部能源(yuan)(也可采用(yong)锂電池供(gong)電)，可直接(jie)測量累積(ji)流量。缺點(dian):結構🧡複雜(za)，體積大;對(dui)被測介☔質(zhi)種類、潔淨(jing)度和相态(tai)要求較高(gao);不能用于(yu)高溫和低(di)溫工況😘;産(chan)生較大噪(zao)聲和振動(dong)。
1.4孔闆流量(liang)計
　　孔闆流(liu)量計 是由(you)标準孔闆(pan)和 差壓變(bian)送器 配套(tao)組成的流(liu)量計量儀(yi)表，屬于差(cha)壓式流量(liang)計的🥰一種(zhong)。它是以流(liu)動連續性(xing)方程和伯(bo)努利方程(cheng)式爲基礎(chu)，當充滿管(guan)道的流體(ti)流經标準(zhun)孔闆時，在(zai)孔闆的節(jie)流孔處流(liu)體流速加(jia)快，在🙇‍♀️孔闆(pan)前後産生(sheng)了壓差，流(liu)體的流量(liang)越大，在孔(kong)闆前🔞後産(chan)生的壓差(cha)越大，便可(ke)通過測量(liang)壓差來計(ji)算出流體(ti)流量。
　　優點(dian):标準節流(liu)孔闆無需(xu)實流校準(zhun);結構簡單(dan)、易于複制(zhi);性能穩定(ding)可靠;應用(yong)廣泛，價格(ge)低廉。缺點(dian):長期使用(yong)精度下降(jiang)，需要适時(shi)保養;重複(fu)性、精度不(bu)高，測量範(fan)圍窄，受流(liu)體雷諾🔴數(shu)影響較大(da);安裝要求(qiu)較高;壓損(sun)大，長期運(yun)行和後期(qi)保養費用(yong)高。
1.5電磁流(liu)量計.
　　電磁(ci)流量計 是(shi)依據法拉(la)第電磁感(gan)應定律研(yan)發的适用(yong)于多數可(ke)導電介質(zhi)的流量計(ji)。根據該原(yuan)理，在導管(guan)垂直方向(xiang)施❓加一🈲個(ge)交變的磁(ci)場，并在流(liu)量計絕緣(yuan)襯裏的内(nei)壁兩側設(she)置2台配套(tao)電極，兩✍️電(dian)極的連.線(xian)既與導管(guan)軸線垂直(zhi)，又與磁場(chang)方向垂直(zhi)，當流體流(liu)經導管時(shi)，因切割磁(ci)感線，2個電(dian)極上就産(chan)生感應電(dian)動勢，該感(gan)應電動勢(shi)與流量成(cheng)正比，通過(guo)測量該電(dian)動勢的大(da)小可計算(suan)出管✊内流(liu)動的流體(ti)的流量。
　　優(you)點:不受流(liu)體密度、黏(nian)度、溫度、壓(ya)力等物.理(li)性質變化(hua)的影響;無(wu)擾流，無壓(ya)損，特别适(shi)合漿液測(ce)量;耐腐蝕(shi)、耐磨損;功(gong)耗低、零點(dian)穩定、精度(du)高;可雙向(xiang)測量;傳感(gan)器使👅用壽(shou)命極長;所(suo)需的直管(guan)段較短。缺(que)點:無法測(ce)量含有🐆大(da)量氣體的(de)液體;被測(ce)液體的電(dian)導率須🍉高(gao)于10-5S/cm;不能用(yong)于高溫和(he)高壓流體(ti)的測量;易(yi)受外界環(huan)境電磁場(chang)的幹擾。
1.6渦(wo)輪流量計(ji)
　　渦輪流量(liang)計 是應用(yong)力學原理(li)進行流量(liang)測量的典(dian).型流量計(ji)。流🔞體💘通過(guo)管道🔞時帶(dai)動渦輪旋(xuan)轉，在--定條(tiao)件下，測得(de)轉動部件(jian)的旋轉速(su)度，渦輪的(de)轉速與流(liu)量成正比(bi)，通過測量(liang)渦輪的轉(zhuan)速可計算(suan)出管内流(liu)動流體的(de)流量。
　　優點(dian):精度高，能(neng)耗少，重複(fu)性好，無零(ling)點漂移，結(jie)構緊湊💔。缺(que)點😄:校準時(shi)效不長，需(xu)要定期校(xiao)準;流體物(wu)性對流量(liang)特性影響(xiang)✂️大;有傳動(dong)部件，抗震(zhen)動能力差(cha);必須水平(ping)安裝。
1.7渦街(jie)流量計
　　渦(wo)街流量計(ji) 也稱之爲(wei)旋渦流量(liang)計或卡門(men)渦街流量(liang)計，測量基(ji)🌂本💯原理是(shi)流體在流(liu)經旋渦發(fa)生體時會(hui)産生振蕩(dang)。當流體在(zai)管道中經(jing)過旋渦發(fa)生體時，在(zai)旋渦發生(sheng)體後上下(xia)交替産生(sheng)2列規則的(de)旋渦，旋渦(wo)的釋放頻(pin)☁️率與流體(ti)平均速度(du)及旋渦發(fa)生體特征(zheng)寬度有關(guan)🌈，可用ƒ=Stuv/d表示(shi)。ƒ爲💋旋渦的(de)釋放頻率(lü)，Hz;v爲流體平(ping)均速度，m/s;d爲(wei)旋渦發生(sheng)體特征寬(kuan)度，m;St爲斯特(te)📱勞哈爾數(shu)(Strouhalnum-ber)，無量綱，它(ta)的數值範(fan)圍爲0.14~0.27。St與流(liu)體的雷諾(nuo)數有關，流(liu)體的雷諾(nuo)數Re在2x104~7x106之間(jian)時，St爲常數(shu)💰，這也是渦(wo)街流量計(ji)的精度保(bao)證範圍。
　　優(you)點:結構簡(jian)單，無可動(dong)部件，可靠(kao)性高;安裝(zhuang)簡單，維護(hu)方便;性能(neng)穩定，壽命(ming)長;無零點(dian)漂移，精度(du)較高;壓損(sun)較小，運行(hang)費💚用低🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。缺(que)點:誤差大(da);抗振性能(neng)差;測量🏃‍♂️髒(zang)污介質适(shi)應性差;管(guan)段要求高(gao);耐溫性能(neng)差。
1.8轉子流(liu)量計
　　轉子(zi)流量計 也(ye)稱爲浮子(zi)流量計，是(shi)根據節流(liu)原理測量(liang)流體流量(liang)🏒的。在流速(su)✌️和浮力的(de)共同作用(yong)下，浮子可(ke)以沿着自(zi)下向上擴(kuo)大的豎❄️直(zhi)錐形管内(nei)運動，當浮(fu)子重力與(yu)浮力及流(liu)體流動産(chan)生的摩🌐擦(ca)力平衡後(hou)，浮子保持(chi)相對位置(zhi).上的靜止(zhi)，在--定條件(jian)下，浮子的(de)位置與流(liu)體的流速(su)‼️成正比關(guan)系，通過浮(fu)子的位置(zhi)可計算出(chu)通過該處(chu)流👌體的流(liu)量。
　　優點:适(shi)用于小管(guan)徑和低流(liu)速;可用于(yu)較低雷諾(nuo)數流态;工(gong)作可靠、維(wei)護量小、壽(shou)命長;就地(di)型指針指(zhi)示接近于(yu)線性;結構(gou)簡單，價🥰格(ge)低廉。缺點(dian):應用局限(xian)于🏃🏻‍♂️中小管(guan)徑;玻璃管(guan)轉子流量(liang)計的玻璃(li)管易碎，不(bu)适🔞用于大(da)部分工業(ye)場地;轉子(zi)流量計隻(zhi)能用于自(zi)下向上垂(chui)直流的管(guan)道安裝;使(shi)用流體和(he)出廠标定(ding)流體不同(tong)時，要😄作流(liu)量示值修(xiu)正。.
1.9V錐型流(liu)量計
　　V錐型(xing)流量計 是(shi)一種 差壓(ya)流量計 ，其(qi)工作原理(li)示意圖如(ru)圖2所示，它(ta)以流動連(lian)續性方✏️程(cheng)☂️和伯努利(li)方程式爲(wei)基礎，利用(yong)V錐體在流(liu)場中産♻️生(sheng)的節流🐇效(xiao)應，通過檢(jian)測V錐體前(qian)後的壓差(cha)來實現流(liu)量的測量(liang)。與✨其他節(jie)流元件相(xiang)比，它改變(bian)了節流布(bu)局，從中🌐心(xin)孔節流💔改(gai)爲環狀節(jie)流。當充滿(man)管道的流(liu)體，.流經管(guan)🛀道内的節(jie)流元件時(shi)，流體将在(zai)節流元件(jian)處形成局(ju)部收縮，從(cong)而使流速(su)加快，靜壓(ya)力降低📞，在(zai)節流元件(jian)前後便産(chan)生了壓差(cha)，介質流速(su)越大，在節(jie)🆚流元件前(qian)後産生的(de)壓差就越(yue)大，流體♈流(liu)量的大小(xiao)可通過測(ce)量壓差來(lai)進行測量(liang)，由于其特(te)殊✂️的結構(gou)，與标準節(jie)流裝置相(xiang)比🔞，雷諾數(shu)下限值有(you)了很大程(cheng)度的改善(shan)，但當雷諾(nuo)數很小時(shi)，V錐型流量(liang)計的不确(que)定度将增(zeng)大，精度将(jiang)難以保🔞證(zheng)。
 
　　優點:流量(liang)大、長期測(ce)量精度高(gao)、重複性和(he)穩定性好(hao)，安🌍裝限制(zhi)🤞少、耐磨損(sun)、耐贓耐污(wu)。缺點:易堵(du)塞、壓損大(da)、結構複雜(za)、拆裝🧑🏾‍🤝‍🧑🏼困難(nan)、量程✔️比小(xiao)、小流量測(ce)量精度低(di)。.
1.10靶式流量(liang)計
　　靶式流(liu)量計 主要(yao)用于解決(jue)高黏度、低(di)雷諾數流(liu).體的流量(liang)測量，工作(zuo)原理是當(dang)介質在測(ce)量管中流(liu)動時，因其(qi)自身的動(dong)能會對阻(zu)流件施加(jia)一作用力(li)，其作用力(li)大小與介(jie)質⭐流速的(de)平方成正(zheng)比，阻流件(jian)接受的作(zuo)用力，經剛(gang)性連接的(de)傳遞件傳(chuan)至傳感器(qi)，傳感器産(chan)生電信号(hao)輸出此電(dian)壓信号經(jing)👨‍❤️‍👨計算機處(chu)理後，即可(ke)得到⛷️相應(ying)的瞬時流(liu)量和累積(ji)總量。
　　優點(dian):結構堅固(gu)、無可動部(bu)件、安全可(ke)靠;适合大(da)管徑🧡、高🥵低(di)壓🔞介質的(de)測量，拆卸(xie)方便;無任(ren)何洩漏點(dian)、耐高壓，重(zhong)複性好、測(ce)量速度快(kuai);壓損小;抗(kang)幹擾;基本(ben)不受流體(ti)内雜質影(ying)響;能通過(guo)更換阻流(liu)件(靶片)的(de)方法🌈而變(bian)量程;安裝(zhuang)簡單方便(bian)，易維🔅護。缺(que)點:每次安(an)裝都🧑🏽‍🤝‍🧑🏻需要(yao)設置零點(dian);精度較低(di)☎️，不推薦用(yong)于貿易結(jie)算;不能用(yong)于頻繁🔆斷(duan)流的工況(kuang)。
2雷諾數的(de)計算
　　雷諾(nuo)數是流體(ti)力學中表(biao)征黏性影(ying)響的相似(si)準則數，記(ji)作Re。它又稱(cheng)雷諾準數(shu)，是用以判(pan)别黏性流(liu)體流動狀(zhuang)态的-個無(wu)因次💚數群(qun)。流體在圓(yuan)管内的流(liu)動形态除(chu)了與流速(su)有關外，還(hai)與管徑、流(liu)體的動力(li)黏度、流體(ti)的密度這(zhe)3個因素有(you)關，其數學(xue)公式表達(da)爲:
Re=ρv´L/μ,(1)
　　式中，ρ爲(wei)流體密度(du);v´爲流場的(de)特征速度(du)，L爲流場的(de)特♋征長度(du)⛷️;μ爲動力黏(nian)性系數。
3常(chang)用流量計(ji)的選型
　　常(chang)用流量計(ji)各有特點(dian)，在選用流(liu)量計時應(ying)揚長避⛷️短(duan)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，根據👅以下(xia)♋原則選擇(ze)适合本項(xiang)目的流量(liang)計。
1)安全生(sheng)産原則。第(di)一是測量(liang)方式的可(ke)靠性，即取(qu)樣或節流(liu)裝置在生(sheng)産中不會(hui)發生機械(xie)強度或電(dian)氣回路故(gu)障而引🔞起(qi)事故;二是(shi)測量儀表(biao)無論在正(zheng)常工作還(hai)是在故障(zhang)情況💯下都(dou)不能對生(sheng)🌍産系統的(de)安全性産(chan)生影響。高(gao)溫高壓下(xia)、沖蝕較嚴(yan)重的場合(he)，不能使用(yong)結構強度(du)低的靶式(shi)、渦輪流量(liang)✍️計，也不能(neng)使✌️用需要(yao)插入安裝(zhuang)的流量計(ji)。
2)滿足工藝(yi)需求要求(qiu)原則。根據(ju)相關工藝(yi)參數(流量(liang)、密度、黏度(du)🈲、管👉道的直(zhi)徑)計算出(chu)雷諾數，當(dang)雷諾數小(xiao)于2300時，流體(ti)處于層流(liu)💃流态;當雷(lei)諾數大于(yu)2300且小于4000時(shi)，流體處于(yu)過渡流流(liu)态;當雷諾(nuo)數大于4000時(shi)，流體處于(yu)紊流流态(tai)。工程上的(de)流體大部(bu)分處于紊(wen)流流态，絕(jue)大部分的(de)流♉量計量(liang)儀表也是(shi)針對紊流(liu)流态的流(liu)😄體進行設(she)計的，所以(yi)對于處于(yu)層流流态(tai)和過渡流(liu)流态流體(ti)的流量計(ji)量需🌐要選(xuan)用特殊的(de)流量計。
　　流(liu)量計在其(qi)量程比範(fan)圍内才能(neng)保證精度(du)，選型時應(ying)注意流量(liang)😍範圍，選擇(ze)合适量程(cheng)比的流量(liang)計。常用流(liu)量🌈計量程(cheng)比:科氏質(zhi)量流量計(ji)，100:1;轉子流量(liang)計，10:1;超聲📐波(bo)流量㊙️計，100:1;渦(wo)街流量計(ji)，10:1;渦輪流量(liang)計，10:1;靶式流(liu)量計，15:1;孔闆(pan)流量計，3:1;電(dian)磁流量計(ji)，100:1，V錐型流量(liang)計，10:1，容積✌️式(shi)流量計👈，10:1。
3）安(an)裝要求原(yuan)則。流量計(ji)精度，受其(qi)前後直管(guan)段長度影(ying)響，選型時(shi)應結合管(guan)道專業的(de)三維模型(xing)，按照前後(hou)直管段長(zhang)度相關要(yao)求進行流(liu)量計的選(xuan)擇，常用🔞流(liu)量計對.上(shang)遊、下遊直(zhi)管段的要(yao)求如表1所(suo)示，其中D爲(wei)流量計🌐直(zhi)徑。

 
4)價格原(yuan)則。科氏質(zhi)量流量計(ji)、容積式流(liu)量計和超(chao)聲波(管段(duan)式)流量計(ji)是貴的流(liu)量計，轉子(zi)和孔闆流(liu)量計價格(ge)較低，而✊渦(wo)輪、渦街、靶(ba)式、 超聲波(bo)(外夾式) 、V錐(zhui)型等流量(liang)計的價格(ge)在250mm(10寸)以内(nei)都相差不(bu)遠，250mm.(10寸)以上(shang)🐉的流量計(ji)應盡量選(xuan)用價格便(bian)宜的孔闆(pan)流量計。

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