靶式流量计的应用

祝秀萍*



靶式流量计的应用

祝秀萍*

（中石化石油工程设计有限公司，山东东营，257026）

介绍了靶式流量计的测量原理、安装图、双向流的安装尺寸要求、温度-压力补偿方式和结构特点。并对靶式流量计在运输储存、安装调试、吹扫投运、温度-压力补偿、以及日常维护应主要要点作了简单介绍，并指出在投运过程中的注意事项，在实际生产应用中有一定参考价值。

靶式流量计，盐穴储气库，温度-压力补偿

引言

该项目气源来自“川气东送”管道，天然气作为城市燃气，其消费量随季节变化较大，为了苏、浙、沪三省市的季调峰及应急调峰，建设了金坛盐穴天然气地下储气库，将有效提高川气东送管道的供气安全性，采用靶式流量计用来检测注气、采气时的流量。

1 靶式流量计

1.1 靶式流量计原理

流体流动形成的力作用在靶板上，使靶板产生一微小位移，靶板受力后经不锈钢靶杆传递给由4个相同阻值压敏应变片电阻组成的惠斯通电桥，应变片电阻A2、A4受挤压后电阻变小，同时A1、A3受拉伸而电阻变大，此时电桥平衡被打破，输出一经应变片电桥把力转换成与流速的平方成正比关系的电信号[1]：

图1 靶式流量计结构图

公式如下：

其中

式中：F—靶板上受的力N；

CD—阻尼系数；

ρ—流体密度kg/m3；

V—流体流速m/s；

A—靶板受力面积m2；

K—比例常数；

E—桥路输出信号2.0mV/V(FS)。

图2 靶式流量计原理图

1.2 靶式流量计安装图

靶式流量计主要有三种安装形式：管道式﹑固定插入式、在线可插拔式等。它可以根据不同工艺管径、流量范围、压力等级的大小选择不同的安装形式，以下是三种方式的安装示意图及基本要求[2]：

1.2.1 管道式安装图示

图3 管道式安装图

1.2.2 固定插入式安装图示

图4 固定插入式安装图

1.2.3 在线可伸缩式安装图示

图5 在线可伸缩式安装图

在金坛盐穴天然气地下储气库项目中使用的是管道式安装，因为储气库分为采气、注气两个流程，此次靶式流量计使用的是双向，简化了工艺流程，也节省了成本，前、后直管段皆为10D。

1.3 双向流靶式流量计的安装尺寸要求

双向流靶式流量计的安装也是一重要环节，安装是否符合规范对后续的安全性、稳定性、测量精度等都会产生影响，下图是双向流靶式流量计的典型安装图示，它要求流量计前后直管段必须≥10D~15D,使流体流场保持较稳定状态。

图6 双向流靶式流量计的典型安装图示

1.4 双向流靶式流量计在测量气体时的温度-压力补偿方式

靶式流量计在出厂时是按设计院提供的操作压力、温度、管径、量程范围[3]等参数进行标定出厂的，并已修正为Nm3/h输出。但是，在实际工艺操作过程中，压力和温度随时随刻都在变化(实时值），这样就造成靶式流量计输出产生偏差，为了消除由于操作压力和操作温度偏离标定值带来的误差，因此，必须对测量气体的靶式流量计进行温度-压力补偿，使输出能反映流量的真实值。一般在DCS系统上即可完成温-压补偿，如下式：

其中：V┄经温度-压力补偿后的真实流量值（单位Nm3/h）；

T┄介质实测温度（K）(由温度变送器来4~20mA信号)；

1.5 靶式流量计在运输储存、日常维护中的注意事项

（1）在从包装箱中取出流量计过程中，不要将流量计随意放置在潮湿或露天中，否则雨水会进入流量计转换器内腔，造成转换器电子元件和LCD显示面板损坏。

（2）在搬运过程中应防止流量计法兰密封面与其他坚硬物体发生碰撞，以免流量计法兰面出现划痕而出现密封不严。

（3）在安装过程中必须防止对靶式流量计的靶板或靶杆进行碰撞,这样会造成流量计靶杆发生弯曲甚至造成传感器损坏。

（4）双向流靶式流量计在出厂之前都是按照用户提供的数据表进行设置的，不需要施工方或用户再对流量计进行任何设置，只需将24VDC电源按照二线制接法进行接线即可。

（5）在工艺管道进行吹扫之前，必须将流量计从管道上拆下来，否则在瞬间气体的冲击下容易造成流量计靶杆产生弯曲，甚至造成传感器损坏，等吹扫完工艺管道后，才能将流量计重新安装上去。

（6）未经培训，不能随意进入流量计操作菜单内进行数据修改和参数设置，否则会流量计不能正常工作.

（7）在投运之前，客户需通知供货方派工程师到现场对已安装上的流量计进行投运之前的安装，接线，温-压补偿的检查与确认。并对投运过程中的注意事项进行一次培训，防止由于误操作而损坏流量计。

1.6 靶式流量计在投运过程中的注意事项

（1）注气过程：

第一步：在注气之前，必须将靶式流量计前端1#球阀处于完全关闭状态，避免瞬间高压直接冲击靶板造成流量计靶杆被打弯或传感器损坏。

第二步：通入气体后，应缓慢开启流量计前端控制阀门，将控制阀的开度控制在10~15％之间。然后缓慢开启手动1#球阀，最好把开度控制在60％处。

第三步：这时再用流量计前端的控制阀来控制注气流量值的大小。

（2）采气过程：

第一步：同样，在采气之前，必须将靶式流量计前端2#球阀处于完全关闭状态，避免瞬间高压直接冲击靶板造成流量计靶杆被打弯或传感器损坏。

第二步：通入气体后，应缓慢开启流量计前端控制阀门，将控制阀的开度控制在10~15％之间。然后缓慢开启手动2#球阀，最好把开度控制在60％处。

第三步：这时再用流量计前端的控制阀来控制采气流量值的大小。

1.7 靶式流量计的特点

（1）全部采用焊接结构，无泄漏点。

（2）安装方便，无需保温伴热，免维护。

（3）无取压点，不会堵，脏介质不影响测量，管壁结垢不影响测量。

（4）灵敏度高、响应时间快。

（5）重复性好，稳定性好。

（6）抗震性好，不怕管道震动。

（7）可用挂重法现场标定。

（8）流量计上游直管段不小于10倍测量管直径，下游直管段不小于5倍测量管直径

（9）介质含水时会有一定影响，但测量稳定，误差可以补偿修正，若加强井口气密度实时监测，误差会减少，会提高靶式流量计的精度。

2 结束语

靶式流量计具有温度和压力的补偿功能，结构简单且坚固，阻力降小，泄漏点较其他流量计少，测量精确度和灵敏度高，维护简便等特点。经过实验研究和现场应用效果标明，受气体、杂质等影响小，尤其在小流量、高黏度、易凝易堵等流量计量困难的工况中具有良好的应用前景，值得广泛推广应用。

[1] 李明东, 李世武. 新型靶式流量计的设计与研究[J]. 工业仪表与自动化装置, 2014, (5): 108-110.

[2] 解海艇, 黄富贵, 王焕玲. 靶式流量计动态标定装置设计方案的探讨[J]. 自动化仪表, 2014, (1): 67-69+73.

[3] 王丽飞, 徐春亮, 孙振华. 智能旋启靶式流量计用于单井计量[J]. 油气田地面工程, 2014, (08): 73-74.

Application Of Target Flowmeter

ZHU Xiuping*

(Sinopec Petroleum Engineering Design Co., Ltd., Shandong Dongying, 257026, China)

The measurement principle, installation diagram, installation size requirements of two-way flow, temperature pressure compensation mode and structure characteristics are introduced. The key points of target flowmeter in transportation storage, installation and commissioning, purge and operation, temperature pressure compensation and daily maintenance are briefly introduced, and points for attention in the process of operation are also pointed out, which has certain reference value in practical production and application.

target flowmeter, salt cavern gas storage, temperature pressure compensation

TP391.9

A

1672-9129(2018)01-0007-03

祝秀萍. 靶式流量计的应用[J]. 数码设计, 2018, 7(1): 7-9.

ZHU Xiuping. Application Of Target Flowmeter[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 7-9.

2017-10-25；

2017-12-16。

祝秀萍，硕士毕业，在中石化石油工程设计有限公司从事自动化仪表设计工作。E-mail: superiozhu@163.com