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流量計(jì)的穩(wěn)定性對于出口測量和儀表校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)精確測量非常重要

來源：上海自動化儀表有限公司作者：發(fā)表時間：2018-08-29 08:55:12【小中大】

     在石油和天然氣生產(chǎn)區(qū)域，由于許多原因，保持穩(wěn)定的流動可能是有問題的。穩(wěn)定的流量被認(rèn)為對于精確的流量測量至關(guān)重要，并且良好的實(shí)踐表明，測量應(yīng)該在流動中沒有不穩(wěn)定性或脈動的情況下發(fā)生。即使是輕微的不準(zhǔn)確也會導(dǎo)致長時間的重大財(cái)務(wù)風(fēng)險。鑒于大多數(shù)碳?xì)浠衔锷a(chǎn)過程的高產(chǎn)品價值和產(chǎn)量，非常重要的是這些測量的準(zhǔn)確性。

流量計(jì)的穩(wěn)定性對于出口測量和儀表校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)精確測量非常重要
 
    不穩(wěn)定流量的來源可以是壓力波動，間歇流量，甚至是系統(tǒng)中運(yùn)行的泵類型。其他原因包括石油產(chǎn)量下降，含水量增加甚至測試分離器尺寸不正確。這些源可以表現(xiàn)為可變流量，具有一定幅度的頻率波動。
    條件的變化
    在油流量測量方面，渦輪機(jī)，科里奧利流量計(jì)和超聲波流量計(jì)是最常用的原油出口流量計(jì)。然而，隨著石油產(chǎn)量的下降，通過這些測量技術(shù)的流動穩(wěn)定性發(fā)生了一些變化。
    對于從石油平臺最終輸出的油流，油流中的水含量一直在增加。此外，水含量可以在一個時期與下一個時期之間顯著變化。這可能導(dǎo)致流動穩(wěn)定性的不適當(dāng)維持，并且可能表現(xiàn)為流速的相當(dāng)大的低頻波動。
    由于出口流量計(jì)通常測量流入共同出口管道的流量，因此來自一個來源的不穩(wěn)定流量會對其他來源的流量穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。這可能通過低頻波動發(fā)生，這可能扭曲混合流并隨后扭曲源處的流速。想象一下具有四種不同輸入的輸出管道：如果一個源具有波動的流量，則可能改變其他三個輸入和混合流的穩(wěn)定性。
    雖然流量計(jì)在穩(wěn)態(tài)流動條件下進(jìn)行校準(zhǔn)，但許多流量計(jì)可以在波動的流量下運(yùn)行。流量的穩(wěn)定性對于確保在出口測量和儀表校準(zhǔn)期間實(shí)現(xiàn)精確測量非常重要。在過去，波動的流量被認(rèn)為是不可接受的準(zhǔn)確測量。然而，由于石油產(chǎn)量下降，資產(chǎn)老化和預(yù)算緊縮，波動的流量越來越普遍。
    盡管已將其確定為潛在的重大問題，但尚未充分研究或檢查不穩(wěn)定流動對不同測量技術(shù)的影響。部分原因是研究和校準(zhǔn)流量設(shè)施在理想的穩(wěn)定流量條件下校準(zhǔn)流量計(jì)。以前，不需要或不希望實(shí)現(xiàn)研究的波動。此外，波動流量對參考測量的影響意味著需要進(jìn)行總計(jì)質(zhì)量或體積比較。這消除了利用管道校準(zhǔn)器，緊湊型校準(zhǔn)器或主儀表系統(tǒng)的流動設(shè)施。最合適的參考系統(tǒng)需要一個地磅系統(tǒng)來通過總質(zhì)量和/或體積。
    填補(bǔ)知識空白
    雖然已經(jīng)對存在波動流量的渦輪流量計(jì)的性能進(jìn)行了一些有限的研究，但公共數(shù)據(jù)很少。這是因?yàn)楦哳l和低頻波動的性能需要大量的研究。查找超聲波和科里奧利流量計(jì)性能的數(shù)據(jù)更具挑戰(zhàn)性。因此存在顯著的知識差距。
    到目前為止，本文主要關(guān)注海上石油和天然氣的生產(chǎn)，但在流量測量的其他領(lǐng)域也會出現(xiàn)波動的流量。這是一個常見問題，但很少有證據(jù)表明對流量測量性能的影響。雖然穩(wěn)定的流量被認(rèn)為對于精確的流量測量至關(guān)重要，但業(yè)界對這些條件下流量計(jì)的性能數(shù)據(jù)有限。
    一種可選方案是完成一個大規(guī)模的測試程序，該程序在非穩(wěn)態(tài)條件下評估一系列流量計(jì)。這樣可以更好地理解問題，并提供非定常流動中流量測量性能的定量證據(jù)。在流量設(shè)施中可以產(chǎn)生高達(dá)0.1赫茲（Hz）的流量波動，從而可以在不理想的條件下評估許多流量測量技術(shù)，如渦輪機(jī)，科里奧利流量計(jì)和超聲波流量計(jì)。這些可能是周期性的，不對稱的甚至是隨機(jī)的脈動。
    為了評估流量計(jì)（例如渦輪機(jī)，超聲波和科里奧利設(shè)備）的測量性能，當(dāng)應(yīng)用于變化頻率的波動流量時，流量計(jì)將首先在基線穩(wěn)態(tài)條件下進(jìn)行校準(zhǔn)。循環(huán)和非對稱波動以及保持時間以及如果可能的話，流速中的隨機(jī)脈動可能導(dǎo)致不同的性能偏差，這取決于所應(yīng)用的測量技術(shù)。
    諸如孔板，文丘里裝置和錐形儀表之類的差壓裝置使用伯努利方程來確定流速。由于流動壓力會受到波動流動的強(qiáng)烈影響，因此極有可能出現(xiàn)明顯的流量測量誤差。這項(xiàng)工作將為波動流量是否是差壓技術(shù)的問題提供確鑿的證據(jù)。
    在可能的情況下，對科里奧利和超聲波流量計(jì)等技術(shù)的先進(jìn)流量計(jì)診斷將針對非定常流動進(jìn)行趨勢分析和分析。例如，超聲波流量計(jì)提供診斷，可以提供諸如聲速，信噪比，流速，警報(bào)和故障指示器以及速度采樣間隔等參數(shù)的測量，僅舉幾個例子。可以使用高級流量計(jì)診斷來指示何時發(fā)生波動流量作為定性測量。理想情況下，甚至可以校正可能由波動的流動引起的對測量的不利影響。雖然不可能搶占測試程序的結(jié)果，但這肯定是一個對行業(yè)非常感興趣的領(lǐng)域。
    計(jì)算流體動力學(xué)（CFD）也提供了表征波動流動影響的潛在用途。該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的CFD驗(yàn)證將允許實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和CFD模型數(shù)據(jù)之間的直接比較。如果模型是健壯的并且可以完全驗(yàn)證，那么CFD模型甚至可以用于推斷實(shí)驗(yàn)測試程序。這可能涉及其他儀表設(shè)計(jì)，測量技術(shù)，流體屬性甚至更高頻率的波動流量（\> 10 Hz）。
    從該工作主體獲得的結(jié)果和知識將使波動的流動盡可能地得到緩解，例如，通過引入適當(dāng)設(shè)計(jì)的流動阻尼器。另一種解決方案可能是選擇一種不受流量波動影響的測量技術(shù)。
    目前，由于上述缺乏可追蹤數(shù)據(jù)，不可能指定哪種技術(shù)最合適。只有通過完成全面的評估程序，才有可能確定最合適的流量測量技術(shù)。
    結(jié)果將涵蓋不穩(wěn)定流動環(huán)境中的基本精度和可重復(fù)性等方面，并提供有關(guān)流量條件中頻率變化的儀表性能的定量證據(jù)。這樣做的影響是允許更換一些由于流量波動而極易發(fā)生誤測量的測量技術(shù)。研究成果的實(shí)施將為測量波動流量提供更大的信心。從財(cái)務(wù)角度來看，這項(xiàng)工作將使交易更有信心。