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7 油品及天然氣計量
7.1 流量計分類、結(jié)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(nèi)流體的總流量值，它可以測量體積流量或質(zhì)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(zhì)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(nèi)，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(nèi)部轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)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(jié)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(nèi)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(zhì)量流量。
4、質(zhì)量流量計
質(zhì)量流量計能測量出被測介質(zhì)的質(zhì)量值。常見的質(zhì)量流量計分為直接式質(zhì)量流量計和推導式質(zhì)量流量計兩大類：
（1）直接式質(zhì)量流量計
由檢測元件直接檢測出反映質(zhì)量流量大小的信號從而得到質(zhì)量流量值。
（2）推導式質(zhì)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(zhì)的體積流量和密度，通過運算器的運算得出與質(zhì)量流量有關的輸出信號。
不管是哪一類質(zhì)量流量計，它們顯示的是真空中質(zhì)量。
7.1.2 流量計的結(jié)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(nèi)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(qū)動，并各自繞軸作非勻速旋轉(zhuǎn)。
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(zhuǎn)動矩使A輪（主動輪）作逆時針方向轉(zhuǎn)動并帶動B輪作順時針方向轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動力矩：此時A、B兩輪的主從關系變換而轉(zhuǎn)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(zhuǎn)數(shù)傳輸給積算器的指針和數(shù)字輪，就能求出被測介質(zhì)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(mào)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(zhuǎn)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(zhì)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(cè)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(zhuǎn)子處于圖 7－2（a）所示位置時；作用于轉(zhuǎn)于A上的合成力矩平衡；而作用于B轉(zhuǎn)子上的合力矩不平衡，于是轉(zhuǎn)子B按順時針方向轉(zhuǎn)動；把計量室內(nèi)液體（圖中陰影部份）推至出口排出；同時，與轉(zhuǎn)于B同軸的驅(qū)動齒輪帶動與轉(zhuǎn)子A同軸的驅(qū)動齒輪，使轉(zhuǎn)子 A按逆時針方向轉(zhuǎn)動。
當轉(zhuǎn)于處于圖 7－2（b）所示位置時，作用于轉(zhuǎn)于B上的合成力矩逐漸減小，作用于轉(zhuǎn)子A上的力矩逐漸增大，直至達到圖7－2（c）的位置后，轉(zhuǎn)于A和B所受力矩和轉(zhuǎn)動過程變得與上述相反。這樣通過驅(qū)動齒輪相互驅(qū)動，腰輪轉(zhuǎn)子在流體壓力的作用下就主、從交替地不斷轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)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(zhì)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(mào)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(zhuǎn)子外的齒輪相互驅(qū)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(zhì)內(nèi)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(zhuǎn)子、凸輪、凸輪軸、刮板、連桿、滾子及殼體組成。
殼體內(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)滑動，時而伸出，時而縮回。
由于轉(zhuǎn)子內(nèi)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(zhuǎn)子內(nèi)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(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)子、刮板、連桿和充休組成。它的殼體內(nèi)腔是曲線形的，轉(zhuǎn)子是一個純轉(zhuǎn)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(nèi)沿徑向滑動。刮板和轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動時，刮板在重力和離心力的作用下在轉(zhuǎn)干的墻內(nèi)滑動，同時隨著轉(zhuǎn)于沿殼體的內(nèi)腔轉(zhuǎn)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(nèi)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(zhì)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(zhì)進入流量計后，將會纏繞在轉(zhuǎn)了或轉(zhuǎn)軸上，嚴重影響流量計的精度，甚至損壞轉(zhuǎn)了。故用于計量此類物質(zhì)時，必須在流量計上游側(cè)安裝過濾器，并定期清洗。
（3）運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速與流體量成正比。而當葉輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成渦輪的轉(zhuǎn)數(shù)ω，磁電感應轉(zhuǎn)換器又將此轉(zhuǎn)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(nèi)，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(nèi)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(nèi)。
（5）因為無滯流部分，所以內(nèi)部清洗較簡單，如果發(fā)生故障，并不影響管道內(nèi)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(zhì)的性質(zhì)與常溫水性質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量作為結(jié)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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