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涡轮流量计在海上石油平台上设计和使用的推荐安装方法

作者: 来源: 发布时间:2018-02-05 12:36:12

  本章依据实验数据分析处理后的显示结果,并结合第四、第五和第六章的分析结论,并结合海上石油平台常用涡轮流量计的厂家品牌样本资料,整理总结出涡轮流量计在海上石油平台上设计和使用的推荐安装方法。
  1、适用范围:
  由于所做实流实验的局限性,因此本章的推荐安装方法适用于以下工况:流体介质应为液体(油、水等相对纯净的单相介质);
  流体介质流量至少在20 m3/h及以上;
  涡轮流量计为法兰式安装方式;
  管道尺寸4”~6”;
  阻流件形式:4”球阀+4” 90°弯头、4”球阀+ 4” 45°双弯头、4”球阀+4” 90°双弯头、6”球阀+6”变4”缩径、6”球阀+6” 90°弯头+6”变4”缩径和6”球阀+6” 90°弯头+6”变4”缩径+4” 90°弯头。
  海上石油平台涡轮流量计推荐安装方法详解

2.jpg


  2、相关术语:

3.jpg
  表6-1   相关术语

  3、推荐安装方法:
  结合海上石油平台常用的几家涡轮流量计品牌样本资料,通过综合比对,统计出涡轮流量计本体长度[29][30],如表6-2所示。根据表格中统计的数据,结合图2-2所示的涡轮流量计内部结构,涡轮流量计叶轮被安叶轮装在流量计本体内部,叶轮长度小于本体长度,因此流量计本体也充当了一部分直管段的作用,可以实际安装时流量计前后直管段长度可略微变短。

4.jpg
表6-2   涡轮流量计口径与本体长度

  3.1、绝对长度与测量精度的关系:
  根据表6-2中涡轮流量计本体长度数据与实流实验数据曲线,总结归纳出如下结论:
  (一)上游无阻流件 当涡轮流量计上游无任何扰流影响的情况下,只需满足绝对长度为4D的安装条件,则可以达到0.5%的测量精度。
  (二)上游有阻流件
  (1)上游阻流件形式为①、②与④时,只需满足绝对长度为7D的安装条件,则可以达到0.5%的测量精度;
  (2)上游阻流件形式为③时,当满足绝对长度为7D的安装条件时,则可以达到1.5%的测量精度;当满足绝对长度为15D的安装条件时,则可以达到1.0%的测量精度;当满足绝对长度为25D的安装条件时,则可以达到0.5%的测量精度;
  (3)上游阻流件形式为⑥时,当满足绝对长度为6D的安装条件时,则可以达到1.0%的测量精度;当满足绝对长度为15D的安装条件时,则可以达到0.5%的测量精度;
  (4)上游阻流件形式为⑤时,当满足绝对长度为7D的安装条件时,则可以达到1.0%的测量精度;当满足绝对长度为15D的安装条件时,则可以达到0.5%的测量精度。
  海上石油平台涡轮流量计推荐安装方法详解
  3.2、安装位置与测量精度的关系:

5.jpg


  根据表6-2中涡轮流量计本体长度数据与实流实验数据曲线,总结归纳出如下结论:
  (一)测量精度0.5%
  (1)上游无阻流件扰动时涡轮流量计安装需至少满足前直管段2D,后直管段2D的要求;
  (2)有阻流件时,当阻流件形式为①、②与④时涡轮流量计安装需至少满足前直管段2D,后直管段5D的要求;当阻流件形式为③时涡轮流量计安装需要至少满足前直管段20D,后直管段5D的要求;当阻流件形式为⑤与⑥时涡轮流量计安装需至少满足前直管段10D,后直管段5D的要求。
  (二)测量精度1.0%
  (1)当阻流件形式为③时涡轮流量计安装需至少满足前直管段10D,后直管段5D的要求;当阻流件形式为⑥时涡轮流量计安装需至少满足前直管段1D,后直管段5D的要求;
  (2)除上述两种工况之外,其余工况下均需至少满足前直管段2D,后直管段5D的要求。 (三)测量精度1.5% (1)当阻流件形式为⑥时需至少满足前直管段1D,后直管段5D的要求; (2)除上述工况之外,其余工况下均需至少满足前直管段2D,后直管段5D的要求。


  本章小结:
    本章基于实验数据结果与前面章节中的分析结果,整理总结出涡轮流量计在4”与6”管线上的推荐安装方法,从而为今后海上石油平台管网规划设计过程中涡轮流量计在管线上的位置定位提供了值得参考的指导方法,具有充分的现实意义。

  总结:
    涡轮流量计目前广泛应用于石油化工、食品药品等行业的流量计量与流量控制,在这些行业中确保涡轮流量计能够实现精确地测量对于保障安全生产与产品加工都有着十分重要的实际意义。尤其在石油化工行业,在海上石油平台上,涡轮流量计往往由于平台寸土寸金的空间局限性,使其无法达到理想状态的安装环境,导致流量计测量精度受到影响。因此本文对涡轮流量计直管段与阻流件安装条件的实验研究对涡轮流量计实际应用有着很大的参考和借鉴意义。研究涡轮流量计因安装条件变化对其测量精度的产生的偏差,总结其中的变化规律,得出研究结论,这对于指导今后海上石油平台的管线设计都能起到十分重要的帮助作用。
  本文针对涡轮流量计不同直管段与阻流件工况下的安装条件对其测量准确度的影响进行了实验设计与实流实验,主要内容和研究成果如下:
  (1)简要介绍了涡轮流量计的工作原理、运行安装条件以及其海上石油平台上的典型应用工艺流程与工况;
  (2)设计了实验研究平台,对直管段和阻流件影响进行了大量实流实验,获取了大量的实验数据,通过综合分析实验数据,总结变化规律;
  (3)进行了直管段变化影响的实流实验,通过对比基准实验,分析研究直管段变化的实验数据曲线,得出在充分发展的湍流状态下,以0.5%测量精度作为可接受的要求,涡轮流量计前直管段可以缩短至5D甚至更小,后直管段可以缩短至2D。但考虑到现场实际管线内流体介质难以达到理想的湍流状态,因此涡轮流量计在上游无阻流件扰动的工况下,推荐安装的前直管段应不小于10D,后直管段应不小于5D;
  (4)进行了阻流件变化影响的实流实验,通过对比基准实验,分析研究阻流件变化的实验数据曲线,得出不论何种阻流件,以0.5%测量精度作为可接受的要求,则同样推荐的安装的前直管段应不小于10D,后直管段应不小于5D;
  (5)对于上游存在6”带90°弯头与4”带90°双弯头阻流件的管线,前直管段的长短对流量计测量精度影响存在一个由好变差再变好的临界点,表明较短的前直管段与阻流件可以彼此相互抵消对涡轮流量计带来的负偏差影响,反倒有利。

 

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