渦輪流量計在熱注管輸系統中的應用

田寶軍

（遼河油田曙光采油廠，遼寧盤錦 124109）

渦輪流量計在熱注管輸系統中的應用

田寶軍

（遼河油田曙光采油廠，遼寧盤錦 124109）

現在曙光采油廠熱注鍋爐燃料大部分采用管輸方式統一供給，既省去了油車來回卸油的麻煩，又減少了相應的運輸成本，既快捷又方便。但是在現場，經常會碰到管輸中含水或者空氣不能及時發現而進入油箱，甚至造成鍋爐停爐。在冬季，有時還會出現管輸長時間流動緩慢不能及時發現而造成凍堵的情況。雖然這其中有很多是人為責任，但是因此而帶來的經濟損失卻是無法彌補的，因此，需對管輸進行在線監控，保證在第一時間能夠發現問題并解決問題。

管輸；流量計；在線監測

1 渦輪流量計工作原理

油田注汽鍋爐的燃料油一般采用管輸的方式進行供給，常見的情況是采油站的原油通過管路運輸到注汽站的油箱，在管輸油流的末端，也就是油箱的入口處安裝一個渦輪流量計對燃料油的流量進行計量。渦輪流量計的渦輪安裝在管道中心，它的兩端由軸承支撐。當內部的燃料油流動時渦輪葉片產生沖擊，對渦輪產生一個驅動力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產生旋轉。在流量計允許的流量范圍內，流體介質粘度不變的情況下，渦輪的旋轉角速度與流體流速成正比。對渦輪的轉速通過裝在機殼外的傳感線圈來檢測。當渦輪葉片切割由殼體內永久磁鐵產生的磁力線時，就會引起傳感線圈中的磁通變化。傳感線圈將檢測到的磁通周期變化信號送入前置放大器，對信號進行放大并計算，產生與流速成正比的脈沖信號，送入單位換算與流量計算電路得到并顯示累計流量值；同時亦將脈沖信號送入頻率電流轉換電路，將脈沖信號轉換成模擬電流量，進而指出瞬時流量值。

2 介質狀態的變化與流量計的關系

1）當介質為單一的燃料油時，流量計的輸出穩定，壓力和流量也成正比。

2）當介質中含有均勻而且非常小的氣泡時，通常不會影響到電磁流量計的正常工作。

3）當介質中含有較多氣泡或者氣體時，介質的流動形態就將發生變化，變成紊流脈動狀態，從而使儀表輸出信號相應出現波動，當氣泡越來越多時，氣體逐漸遮蓋整個電極表面時，隨著氣體流過電極會使電極回路瞬間斷路而使輸出信號出現非常大的波動。

4）當油管路中含有水時，由于油和水物理性質的不同，兩者就會在管路中出現沖擊振動，破壞介質流動的穩定性進而直接導致流量計輸出信號出現跳動。

5）另外一種情況就是在介質正常的情況下，由于儀表本身未安裝接地線或者周圍存在電磁干擾等原因導致流量計運行中出現波動。

3 管輸流量監測系統在現場的應用

在我們現場，對于管輸油的監控僅停留在員工的按時巡檢上，不能保證管輸中燃料油出現氣體或者其它問題時能夠及時發現并處理。在冬季生產中這種現象最為頭疼，因為受氣候影響，管輸出現問題長時間不能解決，就會導致管輸凍堵影響生產，或者更為嚴重的是導致管輸漏油污染環境。所以說，保證油管輸的安全性是一項很重要的課題。因此在現場必須能夠保證管輸系統進行全天候的監控，這就需要我們做出一個監測系統來完成。由上文提到的管輸的流量顯示特性可以看出，除去儀表本身及外界電磁干擾的原因外，當管輸中出現大量氣體或者油中含水以后，流量計的輸出信號會發生較大變化，那么，就可以從管輸的輸出信號上做些文章，完全可以利用流量計輸出波動的性質對其信號進行監測，在其輸出端接入一個信號監測器，同時將信號監測器的信號進行采集輸入到監控儀表。在正常情況下，流量計的輸出信號在4～20mA之間，流量穩定時，輸出的電流信號也相對穩定，但是當介質的性質發生變化，假設出現空氣或者含水的時候，以及包括燃油供給方壓力出現波動的時候，流量計的輸出電流會出現一系列的波動，我們就對這個輸出電流信號進行報警設定，進而掌握管道中介質的流動情況，當然，這個電流信號需要我們通過現場測試來完成設定，我們以10min為單位進行測量，當流量在前4min流動平穩時，流量計正常顯示流量，輸出電流為8mA。當第5min，我們人為的向管輸中輸送了水，我們可以看到，管輸流量計的輸出信號發生明顯變化，隨著輸入水量的變化，流量計的輸出電流信號變化更為明顯。第5min輸出電流瞬間低于波動下限，在第6～7min流量高于波動上限（見圖1），其間輸出電流信號在5.1～15.8mA之間大范圍波動，當停止供水后，流量計輸出信號再次趨于穩定。同時在流量計波動期間，監控儀表準確的發出報警信號，啟動聲光報警系統提示崗位員工對故障部位進行相應的檢查與處理。

圖1 流量計輸出曲線圖

通過試驗，管輸在線監測系統較好地解決了管輸油的異常現象，保證了設備的安全運行，也大大地減輕了崗位員工的勞動強度，同時我們還可以將這個在線監測系統應用到燃氣流程及其它需要在線監測及報警控制的管路中。

Turbine Flowmeter in the Heat Injection Pipeline System Application

Tian Bao-jun

Shuguang heat boiler fuel injection now is mostly unified supply pipeline manner,that eliminates the need for oil tanker offloading back and forth trouble，but also reduce the corresponding transport costs,that is quick and easy.But in the field，we often encounter water or air in the pipeline can not be found and into the tank，causing the boiler shutdown.In the winter，and sometimes slow-moving long pipeline can not be found which will cause the frozen block.Although there are a lot of which is the responsibility of man，but the economic losses thus it is irreparable，so we need to pipe the output line monitoring，ensure that the first time be able to find the problem and solve the problem.

pipeline；flowmeter；on-line monitoring

U467.4

A

1003–6490（2016）04–0026–01

2016–03–23

田寶軍（1978—），男，遼寧瓦房店人，高級技師，主要從事熱注運行工作。