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7 油品及天然氣計量
7.1 流量計分類、結構及工作原理 7.1.1 流量計分類
流量計是測量流量的儀表，它能指示和記錄某瞬時流體的流量值，累積某段時間間隔內流體的總流量值，它可以測量體積流量或質量流量。
流量計的分類方法很多，按照油庫比較常見的流量測量方法，一般可以分為容積式流量計、速度式流量計、差壓式流量計、質量式流量計4大類，此外尚有電磁式、超聲波式等類型。
1、容積式流量計
容積式流量計是以在被計量的時間內，被測流體通過計量室排出的次數(shù)作為依據(jù)進行計量的。計量室類似于固定容量器的測量裝置，是流量計的殼體與內部轉子之間固定的容積空間，它的容積可以經(jīng)過計算或標定而準確求得。因此只要對轉子的轉動次數(shù)進行累積計數(shù)，即能求得流過流量計的體積量。屬于這一類型的流量計有：橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮權流量計等。
2、速度式流量計
當被測流體以某一流速沿管道流動時，通過置于管道中的測量系統(tǒng)輸出一個與流速成正比的信號、由于流量與流速有關，因此通過計算可以得出流過管道的流量。常見的這一類型流量計有渦輪流量計、渦街流量計、水表等，它們顯示的也是體積流量。一般可以顯示瞬時流量，也可顯示累積流量。
3、差壓式流量計（節(jié)流式）
差壓式流量計（或節(jié)流式流量計）在油庫也有一定的應用，它是利用流體流經(jīng)管路中的節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差來實現(xiàn)流量測量的。常見的節(jié)流裝置有標準孔板、標準噴嘴和標準文丘利管3種。標準節(jié)流裝置的結構目前已經(jīng)標準化，有可靠的試驗數(shù)據(jù)，只要嚴格遵守加工和安裝的要求就可以使用。
差壓式流量計顯示的內容是根據(jù)設計的要求而定的，可以是體積流量，也可以是質量流量。
4、質量流量計
質量流量計能測量出被測介質的質量值。常見的質量流量計分為直接式質量流量計和推導式質量流量計兩大類：
（1）直接式質量流量計
由檢測元件直接檢測出反映質量流量大小的信號從而得到質量流量值。
（2）推導式質量流量計
采用可測出體積流量的流量計和密度計（或測密度的儀表）組合，同時檢測出介質的體積流量和密度，通過運算器的運算得出與質量流量有關的輸出信號。
不管是哪一類質量流量計，它們顯示的是真空中質量。
7.1.2 流量計的結構及工作過程
1、橢圓齒輪流量計
橢圓齒輪流量計是一種比較典型的容積式流量計，目前在油庫中應用最普遍，常用于計量成品油類流量。其工作原理如圖7－l。
這種流量計的殼體內裝有一對互相嚙合的橢圓齒輪，在流量計進、出口兩端壓差作用下，交替地相互驅動，并各自繞軸作非勻速旋轉。
當A、B兩輪處于圖7－l（a）所示位置時，進、出口壓力差作用在B輪上的合成力矩為零，A輪上產(chǎn)生一個轉動矩使A輪（主動輪）作逆時針方向轉動并帶動B輪作順時針方向轉動。
當A、B兩輪處于圖7－1（c）所示位置時，A輪上所受合成力矩為零而B輪（主動輪）上產(chǎn)生一個轉動力矩：此時A、B兩輪的主從關系變換而轉動方向不變隨著A輪和B輪主從關系的交替變換，被測液體就以新月形計量室的容積為單位[圖7－l（a）A輪下的陰影部分]一次一次被排出。
因此，只要將橢圓齒輪的轉數(shù)傳輸給積算器的指針和數(shù)字輪，就能求出被測介質流經(jīng)流量計的總量。
橢圓齒輪流量計特性：
（1）計量精度較高，一般為05級，如果加工裝配能符合要求，可以達到0二級，可作為商貿計量用；它既可就地顯示，又可遠傳顯示。
（2）粘度變化時；泄漏量也會變化，粘度越低，泄漏量越大，粘度越高，泄漏量則越小。
（3）由于是兩個轉子齒輪相互嚙合傳動，所以排量大的流量計，其體積也要增大，振動和噪聲也相應增大。因此，流量計的流量受到一定的限制。
（4）儀表可以水平安裝也可以垂直安裝，對前后直管段無要求，但要注意儀表的流向要求。
（5）對流體的清潔度要求較高，如果被測介質過濾不清，齒輪很容易被固體異物卡死而不工作，故必須在流量計上游側安裝過濾器。
（6）在超負荷工作時儀表的使用壽命將明顯較短；但壓力太小又會影響儀表精度，故要求通過儀表的最小出口壓力為0.02MPa。
2、腰輪流量計
腰輪流量計又稱羅茨流量計，可以用來計量液體或氣體的流量。其工作過程與橢圓齒輪流量計類似，如圖7－2。
當被測量流體按箭頭方向流入進口，經(jīng)計量室后從出口流出時，在流量計進、出口壓力差的作用下，若腰輪轉子處于圖 7－2（a）所示位置時；作用于轉于A上的合成力矩平衡；而作用于B轉子上的合力矩不平衡，于是轉子B按順時針方向轉動；把計量室內液體（圖中陰影部份）推至出口排出；同時，與轉于B同軸的驅動齒輪帶動與轉子A同軸的驅動齒輪，使轉子 A按逆時針方向轉動。
當轉于處于圖 7－2（b）所示位置時，作用于轉于B上的合成力矩逐漸減小，作用于轉子A上的力矩逐漸增大，直至達到圖7－2（c）的位置后，轉于A和B所受力矩和轉動過程變得與上述相反。這樣通過驅動齒輪相互驅動，腰輪轉子在流體壓力的作用下就主、從交替地不斷轉動，把被測流體以半月形容積為單位（圖7－2中陰影部分）一次土地排出，每當兩轉子旋轉一周，就有4個陰影部分容積被排出。這樣，通過一定的減速齒輪和積算指示機構，就可以顯示被測介質的總量。
腰輪流量計特性：
（1）計量精度高，可以達到0.2級，作為商貿計量用；它既可就地顯示，也可遠傳顯示。
（2）粘度變化時泄漏量也會變化，粘度越低，泄漏量越大。
（3）腰輪靠轉子外的齒輪相互驅動，所以噪音遠比橢圓齒輪流量計小。
（4）對流體的清潔度要求較高，當被測介質內災有固體異物時會卡死而不工作，因此必須在流量計＊游安裝過濾器。腰輪流量計前過濾器的單位面積網(wǎng)目數(shù)可比橢圓齒輪流量計多些。
（5）在超負荷工作時，儀表的壽命將明顯縮短；它也要求通過儀表的最小出口壓力為0.2MPa。
3、刮板流量計
刮板流量計按構造不同，可分為凸輪式和凹輪式2種，如圖7－3中（a）和（b）所示。
凸輪式刮板流量計：見圖7－3中（a），主體部分由轉子、凸輪、凸輪軸、刮板、連桿、滾子及殼體組成。
殼體內腔是一個圓形空筒：刮板有2對，也有3對。在刮板是2對的流量計中，轉子的圓筒壁上沿徑向開著互成90°角的4個槽：在刮板為3對的流量計中，則開成互呈60°角的6個槽。刮板可以在槽內滑動，時而伸出，時而縮回。
由于轉子內有一個固定的凸輪，刮板與凸輪之間有一個滾子，4或6個滾子均在一個不動的、具有一定形狀的凸輪上滾動，因而刮板有時從轉子內伸出，有時又縮回。被計量的液體經(jīng)過流量計時，推動刮板和轉子旋轉，與此同時刮板沿著一定的軌跡伸出或縮回，伸出時形成一個計量室將被測液體推至出口處排出。
凹線式刮權流量計：見圖7－3中（b），由轉子、刮板、連桿和充休組成。它的殼體內腔是曲線形的，轉子是一個純轉動的實心筒，圓筒沿徑向開有互成90°角的4個槽或互成60°角的6個槽，連桿帶動刮板在槽內沿徑向滑動。刮板和轉子一起轉動時，刮板在重力和離心力的作用下在轉干的墻內滑動，同時隨著轉于沿殼體的內腔轉動，刮板的運動完全受凹線的形狀來限制，運動的軌跡就是殼體內腔的形線——凹線。
刮板流量計特性：
（1）刮板的特殊運動軌跡，使得被測液體在通過流量計時完全不受干擾，不產(chǎn)生渦流不改變流態(tài)。這為提高準確度、減少壓力損失創(chuàng)造了良好的條件。
（2）適應性強，對于不同粘度以及帶有顆粒雜質的液體均能進行準確計量。但當固體顆粒過大時，將會影響使用壽命，特別是在較長的纖維狀物質進入流量計后，將會纏繞在轉了或轉軸上，嚴重影響流量計的精度，甚至損壞轉了。故用于計量此類物質時，必須在流量計上游側安裝過濾器，并定期清洗。
（3）運轉平穩(wěn)，振動和噪聲很小。
4、渦輪流量計
渦輪流量計又稱透平流量計，它是在螺旋式葉輪流量計的基礎上發(fā)展起來的，是一種速度式流量計，通過測定置于流體中的渦輪的轉速來反映流量的大小。
渦輪流量計由渦輪流量變送器（包括前置放大器）和流量積算儀組成，可實現(xiàn)瞬時流量和累積流量的計量。
當被測液體流經(jīng)渦輪葉片時，渦輪受沖擊便旋轉，渦輪的旋轉速度隨流速而變化在一定的流量范圍及一定的流體粘度下葉輪的轉速與流體量成正比。而當葉輪轉動時，葉輪上由導磁不銹鋼制成的螺旋形葉片，依次接近處于管壁上的檢測線圈，周期性地改變檢測線圈磁電回路的磁阻使通過線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生與流量成正比例的脈沖電信號。這樣渦輪將流量信號Q轉換成渦輪的轉數(shù)ω，磁電感應轉換器又將此轉數(shù)。變成電脈沖數(shù)f送入流量積算儀進行計數(shù)和顯示。
在測量范圍內，變送器的輸出脈沖數(shù)與流量成正比，其比值稱為儀表常數(shù)，以ξ（次/L）表示。每一臺渦輪流量變送器的合格證上都標明經(jīng)過實際校驗測得的儀表常數(shù)值，在實際使用時因工況有了改變，應作現(xiàn)場實液標定；因此當測得脈沖信號的頻率f（次/S）和某一時間內的脈沖總數(shù)N后，分別除以儀表常數(shù)ξ（次/L）便可求得瞬時流量Q（L/s）和總量V（L）。
渦輪流量計特性：
（1）體積小、重量輕、耐高壓、耐溫、壓力損失小。
（2）精度高、量程寬（最大流量和最小流量比通常為6:1～10:1，適用于流量大幅度變化的場合）慣性小、反應快（時間常數(shù)為l～50ms，有利于測量脈動流量）。
（3）變送器的輸出是與流量成正比的脈沖信號（即數(shù)字信號），所以通過傳輸線路不會降低其精度，便于遠距離傳送和數(shù)據(jù)處理。
（4）為了保證管道截面積上的流速均勻，安裝要求較高，其進、出口處的前、后的亙管段應不小于20DN和15DN（DN為渦輪變送器的公稱直徑）。變送器與直管段應嚴格按同軸要求安裝，且應防止密封墊突入管道內。
（5）因為無滯流部分，所以內部清洗較簡單，如果發(fā)生故障，并不影響管道內液體的輸送。
（6）渦輪變送器出廠時，是用常溫水標定的。若所測介質的性質與常溫水性質不同時，應修正儀表常數(shù)或“實液”重新標定。一般渦輪變送器不適合用于易受溫度影響的高粘度介質的測量。
7.1.3 流量計收發(fā)油的計量方法
一般而言，目前體積流量計計量有2種：不定量計量與定量計量。
不定量計量是按盛的容器裝到某一位置（高度）為限，從流量計中讀取體積體積數(shù)，計算油品質量，其計算公式如下：
例7－l已知汽油的溫度為30℃，流量計付油前后讀數(shù)差為430.143m3，該油品20℃時密度為745.0kg/m3，并知該流量計精度為0.12%，求在標準溫度時的體積量值。
解：查GB/T1775－1997表60B中VCF20值為0.9777，
V20=430.143×（1－0.0012）×0.9777=424.375m3
若需要以質量作為結算單位，根據(jù)公式：
m= V20（P20－1.1），即可求得：
m=V20（P20－1.1）=424.375×（745.0－1.1）
=315.700t
定量計量是按客戶要求發(fā)放一定數(shù)量的油品，來確定流量計應發(fā)體積數(shù)。
計算公式如下：
例7－2 某客戶要求發(fā)10t 0#柴油經(jīng)手工測量該種油品=723.4kg/m3，發(fā)油時的油品溫度為27℃，流量計的精度為一0.12%，求流量計應發(fā)的體積數(shù)（L）。
解據(jù)P20查GB/T1775－1997表60B得VCF20=0.99377
V27=m/VCF20/（P20－1.1=10×1000/0.99377/
（723.4－1.1）=12.236m3
流量計應發(fā)的體積數(shù)：
V=12.236（1－0.0012）=12.221 m3=12221L
7.2 散裝油品人工計量
油品計量是油庫日常工作之一，它在油品儲存及經(jīng)營管理中占有重要地位、通過油品計量我們能準確地掌握收發(fā)油品的數(shù)量，達到經(jīng)營目的。
油品計量正確與否，取決于油品的計量方法、使用工具、操作技術及工作責任心等。油庫計量人員應努力提高自身業(yè)務水平，掌握科學的計量方法，以確保油品儲存工作的正常開展
《油氣儲運概論》第七章 油品及天然氣計量.ppt
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