淺析渦輪流量計地面計量技術

房余凱

摘要：渦輪流量計在石油行業的運用非常多，傳統的計量方法已經不能滿足對石油油氣的計量，并且渦輪流量計的特點非常多包含：重復性好，適應強度大，而且擁有智能的控制儀表，是測量液體流量的最佳方法之一。

關鍵詞：渦輪流量計;測量原理;計量技術

計量油氣的產量在石油產業中運用非常廣泛，目前我國的石油資源逐漸減少，價格也在不斷的增高，所以對石油的液體計量技術也在不斷提高，傳統的計量方法已經沒有辦法滿足現在的形式需求，渦輪流量計經過不斷的設計和研發具有很多的優點，主要包含：質地輕巧、精度高、可操作性強、方便安裝等特點，經常用于不銹鋼管道，并且沒有腐蝕作用。如果和其他設備共同使用，還能實現計量控制，超量報警的作用，是最理想化的計量儀表。

1 流量計量的原理

渦輪流量計的工作原理主要是根據葉輪在液體中所承受的平均速度來計算的，這種裝置主要是由渦輪流量傳感器和顯示儀表所構成，通常情況下是通過安裝在石油管道外部的檢測裝置來計量葉輪轉速。

途徑管道變速器的液體流量計算公式為：

在上述公式中：q代表著途徑變速器的流體計量，L/s;

f是表示儀表信號頻率，次/s;

k表示常數，也可以稱為儀表系數，次/L。

通過上述的公式可以發現，常數k也就是儀表系數的值可以計算成儀表的信號頻率f和途徑變速器的流體計量比，所以也就證明了儀表信號頻率的流量計需要依靠儀表系數這個特性常數，通過常數的計算可以幫助我們更好的了解儀表的工作特性，并且對流量儀表的定期檢查也有很重要的意義。

2 系數的確定

流量計主要安裝位置是在油氣排放處，通過在出口處和分離器的數據控制箱進行連接，利用石油流體對渦輪產生的旋轉次數，進而在儀表盤上顯示具體的數值，在通過數據線傳給總線電纜，形成數據分析。但是影響渦輪旋轉的因素非常多，主要包含：溫度、液體的密度和粘度，所以在進行計量時應該矯正和檢驗。

2.1?系統溫度的有效性判定

在整個系統評定中石油液體的密度是溫度t的函數，在特定的溫度范圍內需要利用公式來表示具體的關系，當然也可以用回歸法來表示，比如，通過這個關系式可以得到很好的計算效果，如果想要知道溫度有效性具體的適用范圍，需要通過長期的校驗來實現，當然這個具體的工作內容可以通過實驗室來完成。

2.2?系數k的確定

想要進行系數k的確定，首先需要在渦輪上進行系數標記，為k1，接下來把流體重量設定為，然后啟動整個流量系統，把通過系統的流體進行稱重，把值設定為，那么系數k的計算公式為：

然后在通過反計算的形式，來進行比對，查看數值是否會出現誤差。

當然如果想要確定系數k需要的流體重量要大于1t，就能夠減少其他外在因素對計算數值的影響，所以當流體重量比較少，所出現的誤差可能會比較大，其具體的原因就是流體在計量時系統中的電磁閥沒有及時關閉才造成的。

2.3漩渦流動

漩渦流動會對渦輪流量計的受力情況產生影響，進而影響在儀表的準確度，通過其數據的影響檢測結果可以看出，漩渦流動和輸油管道長度的關系非常大，管道越長對漩渦流動越小，當渦輪流量計離漩渦流動的位置越近所造成的精度越差，所以在安裝渦輪流量計時可以加長管道長度來減少渦輪流量計的誤差。

2.4粘度對渦輪流量計的影響

測定流體的粘度與標定流體粘度如果出現不同，那么就會對渦輪流量計造成影響，當測定流體粘度沒有變化時，渦輪流量計的特性會發生比較大的影響。測定流體粘度會影響流體進入渦輪流量計的初始速度，從而影響渦輪流量計的準確度。

3 修正對渦輪流量計影響的方法

渦輪流量計在實際的使用過程中往往會遇到很多外在因素的影響，并且與上游管道的使用狀況有關，整個系統中對渦輪流量計的使用都有影響。

3.1漩渦流動的修正方法

渦輪流量計的特性曲線必須保持良好的線性關系，途徑渦輪流量計的流體必須是完全通過的流體，管道中的測定流體流速對于消除渦流和脈動流的影響。為了確保途徑渦輪流量計的流體充分通過，需要在渦輪流量計的上游和下游區域留出相當長的長度，以使流體形成一種充分發展的流程。但是，由于安裝條件的限制，通常難以形成流體充分發展的流量模式，這會影響渦輪流量計的性能。研究人員在兩個方面進行了大量研究，以消除或抵消這種影響。一方面，研究了渦輪流動設備的各個上游所需管道的實際長度，所以在進行安裝時應該加長管道的長度來減少漩渦流動因素對渦輪流量計的誤差影響。

3.2粘度影響消除與修正

針對影響流體粘度對渦輪流量測量性能的影響，修正的方法可以分為兩類：一類專注于研究現有的渦輪流量計并通過實驗，結合理論推導得到粘度校正曲線，得到不同液體粘度時的體積流量轉換關系，稱為軟件補償法;另一種側重于渦輪流量計的設計，盡可能消除了粘度的影響，以避免由于校準液和工作液的粘度不同而引起的誤差，這被稱為硬件補償法。

粘度校正算法的共同點是，應事先知道被測流體的粘度。但是，通常很難直接測量流體的粘度。通常流體的溫度是實時測量的，并且通過粘度和溫度之間的關系來轉換粘度的大小。由于溫度對粘度的影響很大，溫度測量和粘度計算的準確性會影響渦輪流量計粘度補償的準確性，這也導致軟件補償方法的準確性普遍不高。

被測流體的粘度影響渦輪機流動性能的機理如下：改變被測流體的粘度會導致儀表數值發生變化，這會導致渦輪導流葉片入口速度曲線的這種變化，將影響渦輪流量計的性能發生變化，進而影響儀表常數。因此，優化渦輪機流動層內壁上的葉輪前部形狀并減小特定流體粘度而引起的流速分布變化是降低渦輪流量計靈敏度的重要研究指南，從硬件角度測量流體粘度的變化。

結論

通過以上內容可以發現渦輪流量計非常適用于石油行業的液體計量，渦輪流量計不僅在運行費用比較節省，而且還擁有安全系數高，能夠很好的掌握技術性能，安裝非常方便等特點。通過長時間的研發和設計，渦輪流量計不僅在石油行業適用比較廣泛，而且在其他行業也正在投入使用。

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