《油氣儲(chǔ)運(yùn)概論》第七章 油品及天然氣計(jì)量.ppt

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7 油品及天然氣計(jì)量
7.1 流量計(jì)分類、結(jié)構(gòu)及工作原理    7.1.1  流量計(jì)分類
            流量計(jì)是測(cè)量流量的儀表，它能指示和記錄某瞬時(shí)流體的流量值，累積某段時(shí)間間隔內(nèi)流體的總流量值，它可以測(cè)量體積流量或質(zhì)量流量。
      流量計(jì)的分類方法很多，按照油庫(kù)比較常見(jiàn)的流量測(cè)量方法，一般可以分為容積式流量計(jì)、速度式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、質(zhì)量式流量計(jì)4大類，此外尚有電磁式、超聲波式等類型。

    1、容積式流量計(jì)
      容積式流量計(jì)是以在被計(jì)量的時(shí)間內(nèi)，被測(cè)流體通過(guò)計(jì)量室排出的次數(shù)作為依據(jù)進(jìn)行計(jì)量的。計(jì)量室類似于固定容量器的測(cè)量裝置，是流量計(jì)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(guò)計(jì)算或標(biāo)定而準(zhǔn)確求得。因此只要對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)進(jìn)行累積計(jì)數(shù)，即能求得流過(guò)流量計(jì)的體積量。屬于這一類型的流量計(jì)有：橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、刮權(quán)流量計(jì)等。

     2、速度式流量計(jì)
      當(dāng)被測(cè)流體以某一流速沿管道流動(dòng)時(shí)，通過(guò)置于管道中的測(cè)量系統(tǒng)輸出一個(gè)與流速成正比的信號(hào)、由于流量與流速有關(guān)，因此通過(guò)計(jì)算可以得出流過(guò)管道的流量。常見(jiàn)的這一類型流量計(jì)有渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、水表等，它們顯示的也是體積流量。一般可以顯示瞬時(shí)流量，也可顯示累積流量。

     3、差壓式流量計(jì)（節(jié)流式）
            差壓式流量計(jì)（或節(jié)流式流量計(jì)）在油庫(kù)也有一定的應(yīng)用，它是利用流體流經(jīng)管路中的節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。常見(jiàn)的節(jié)流裝置有標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘利管3種。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，只要嚴(yán)格遵守加工和安裝的要求就可以使用。
            差壓式流量計(jì)顯示的內(nèi)容是根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)
           質(zhì)量流量計(jì)能測(cè)量出被測(cè)介質(zhì)的質(zhì)量值。常見(jiàn)的質(zhì)量流量計(jì)分為直接式質(zhì)量流量計(jì)和推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)兩大類：
  （1）直接式質(zhì)量流量計(jì)
            由檢測(cè)元件直接檢測(cè)出反映質(zhì)量流量大小的信號(hào)從而得到質(zhì)量流量值。
  （2）推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)
           采用可測(cè)出體積流量的流量計(jì)和密度計(jì)（或測(cè)密度的儀表）組合，同時(shí)檢測(cè)出介質(zhì)的體積流量和密度，通過(guò)運(yùn)算器的運(yùn)算得出與質(zhì)量流量有關(guān)的輸出信號(hào)。
           不管是哪一類質(zhì)量流量計(jì)，它們顯示的是真空中質(zhì)量。
7.1.2 流量計(jì)的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程
     1、橢圓齒輪流量計(jì)
      橢圓齒輪流量計(jì)是一種比較典型的容積式流量計(jì)，目前在油庫(kù)中應(yīng)用最普遍，常用于計(jì)量成品油類流量。其工作原理如圖7－l。

      這種流量計(jì)的殼體內(nèi)裝有一對(duì)互相嚙合的橢圓齒輪，在流量計(jì)進(jìn)、出口兩端壓差作用下，交替地相互驅(qū)動(dòng)，并各自繞軸作非勻速旋轉(zhuǎn)。
      當(dāng)A、B兩輪處于圖7－l（a）所示位置時(shí)，進(jìn)、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(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)矩使A輪（主動(dòng)輪）作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)B輪作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。



            當(dāng)A、B兩輪處于圖7－1（c）所示位置時(shí)，A輪上所受合成力矩為零而B(niǎo)輪（主動(dòng)輪）上產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩：此時(shí)A、B兩輪的主從關(guān)系變換而轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變隨著A輪和B輪主從關(guān)系的交替變換，被測(cè)液體就以新月形計(jì)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(cè)介質(zhì)流經(jīng)流量計(jì)的總量。

   橢圓齒輪流量計(jì)特性：

      （1）計(jì)量精度較高，一般為05級(jí)，如果加工裝配能符合要求，可以達(dá)到0二級(jí)，可作為商貿(mào)計(jì)量用；它既可就地顯示，又可遠(yuǎn)傳顯示。
      （2）粘度變化時(shí)；泄漏量也會(huì)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(gè)轉(zhuǎn)子齒輪相互嚙合傳動(dòng)，所以排量大的流量計(jì)，其體積也要增大，振動(dòng)和噪聲也相應(yīng)增大。因此，流量計(jì)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(duì)前后直管段無(wú)要求，但要注意儀表的流向要求。
     （5）對(duì)流體的清潔度要求較高，如果被測(cè)介質(zhì)過(guò)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(jì)上游側(cè)安裝過(guò)濾器。
     （6）在超負(fù)荷工作時(shí)儀表的使用壽命將明顯較短；但壓力太小又會(huì)影響儀表精度，故要求通過(guò)儀表的最小出口壓力為0.02MPa。

     2、腰輪流量計(jì)
            腰輪流量計(jì)又稱羅茨流量計(jì)，可以用來(lái)計(jì)量液體或氣體的流量。其工作過(guò)程與橢圓齒輪流量計(jì)類似，如圖7－2。


       當(dāng)被測(cè)量流體按箭頭方向流入進(jìn)口，經(jīng)計(jì)量室后從出口流出時(shí)，在流量計(jì)進(jìn)、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(shí)；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(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)；把計(jì)量室內(nèi)液體（圖中陰影部份）推至出口排出；同時(shí)，與轉(zhuǎn)于B同軸的驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)與轉(zhuǎn)子A同軸的驅(qū)動(dòng)齒輪，使轉(zhuǎn)子 A按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。


            當(dāng)轉(zhuǎn)于處于圖 7－2（b）所示位置時(shí)，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(dá)到圖7－2（c）的位置后，轉(zhuǎn)于A和B所受力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程變得與上述相反。這樣通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪相互驅(qū)動(dòng)，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(dòng)，把被測(cè)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(dāng)兩轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，就有4個(gè)陰影部分容積被排出。這樣，通過(guò)一定的減速齒輪和積算指示機(jī)構(gòu)，就可以顯示被測(cè)介質(zhì)的總量。

腰輪流量計(jì)特性：

      （1）計(jì)量精度高，可以達(dá)到0.2級(jí)，作為商貿(mào)計(jì)量用；它既可就地顯示，也可遠(yuǎn)傳顯示。
      （2）粘度變化時(shí)泄漏量也會(huì)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(dòng)，所以噪音遠(yuǎn)比橢圓齒輪流量計(jì)小。

      （4）對(duì)流體的清潔度要求較高，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)內(nèi)災(zāi)有固體異物時(shí)會(huì)卡死而不工作，因此必須在流量計(jì)＊游安裝過(guò)濾器。腰輪流量計(jì)前過(guò)濾器的單位面積網(wǎng)目數(shù)可比橢圓齒輪流量計(jì)多些。
   （5）在超負(fù)荷工作時(shí)，儀表的壽命將明顯縮短；它也要求通過(guò)儀表的最小出口壓力為0.2MPa。


     3、刮板流量計(jì)
            刮板流量計(jì)按構(gòu)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(jì)：見(jiàn)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(gè)圓形空筒：刮板有2對(duì)，也有3對(duì)。在刮板是2對(duì)的流量計(jì)中，轉(zhuǎn)子的圓筒壁上沿徑向開(kāi)著互成90°角的4個(gè)槽：在刮板為3對(duì)的流量計(jì)中，則開(kāi)成互呈60°角的6個(gè)槽。刮板可以在槽內(nèi)滑動(dòng)，時(shí)而伸出，時(shí)而縮回。

      由于轉(zhuǎn)子內(nèi)有一個(gè)固定的凸輪，刮板與凸輪之間有一個(gè)滾子，4或6個(gè)滾子均在一個(gè)不動(dòng)的、具有一定形狀的凸輪上滾動(dòng)，因而刮板有時(shí)從轉(zhuǎn)子內(nèi)伸出，有時(shí)又縮回。被計(jì)量的液體經(jīng)過(guò)流量計(jì)時(shí)，推動(dòng)刮板和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)刮板沿著一定的軌跡伸出或縮回，伸出時(shí)形成一個(gè)計(jì)量室將被測(cè)液體推至出口處排出。


      凹線式刮權(quán)流量計(jì)：見(jiàn)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(gè)純轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)心筒，圓筒沿徑向開(kāi)有互成90°角的4個(gè)槽或互成60°角的6個(gè)槽，連桿帶動(dòng)刮板在槽內(nèi)沿徑向滑動(dòng)。刮板和轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刮板在重力和離心力的作用下在轉(zhuǎn)干的墻內(nèi)滑動(dòng)，同時(shí)隨著轉(zhuǎn)于沿殼體的內(nèi)腔轉(zhuǎn)動(dòng)，刮板的運(yùn)動(dòng)完全受凹線的形狀來(lái)限制，運(yùn)動(dòng)的軌跡就是殼體內(nèi)腔的形線——凹線。

刮板流量計(jì)特性：
     （1）刮板的特殊運(yùn)動(dòng)軌跡，使得被測(cè)液體在通過(guò)流量計(jì)時(shí)完全不受干擾，不產(chǎn)生渦流不改變流態(tài)。這為提高準(zhǔn)確度、減少壓力損失創(chuàng)造了良好的條件。
    （2）適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)于不同粘度以及帶有顆粒雜質(zhì)的液體均能進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量。但當(dāng)固體顆粒過(guò)大時(shí)，將會(huì)影響使用壽命，特別是在較長(zhǎng)的纖維狀物質(zhì)進(jìn)入流量計(jì)后，將會(huì)纏繞在轉(zhuǎn)了或轉(zhuǎn)軸上，嚴(yán)重影響流量計(jì)的精度，甚至損壞轉(zhuǎn)了。故用于計(jì)量此類物質(zhì)時(shí)，必須在流量計(jì)上游側(cè)安裝過(guò)濾器，并定期清洗。
  （3）運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪聲很小。

     4、渦輪流量計(jì)
           渦輪流量計(jì)又稱透平流量計(jì)，它是在螺旋式葉輪流量計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是一種速度式流量計(jì)，通過(guò)測(cè)定置于流體中的渦輪的轉(zhuǎn)速來(lái)反映流量的大小。
            渦輪流量計(jì)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(shí)現(xiàn)瞬時(shí)流量和累積流量的計(jì)量。


          當(dāng)被測(cè)液體流經(jīng)渦輪葉片時(shí)，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(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉輪上由導(dǎo)磁不銹鋼制成的螺旋形葉片，依次接近處于管壁上的檢測(cè)線圈，周期性地改變檢測(cè)線圈磁電回路的磁阻使通過(guò)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(hào)。這樣渦輪將流量信號(hào)Q轉(zhuǎn)換成渦輪的轉(zhuǎn)數(shù)ω，磁電感應(yīng)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(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示。

      在測(cè)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(tái)渦輪流量變送器的合格證上都標(biāo)明經(jīng)過(guò)實(shí)際校驗(yàn)測(cè)得的儀表常數(shù)值，在實(shí)際使用時(shí)因工況有了改變，應(yīng)作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)液標(biāo)定；因此當(dāng)測(cè)得脈沖信號(hào)的頻率f（次/S）和某一時(shí)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(shí)流量Q（L/s）和總量V（L）。

渦輪流量計(jì)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(chǎng)合）慣性小、反應(yīng)快（時(shí)間常數(shù)為l～50ms，有利于測(cè)量脈動(dòng)流量）。
   （3）變送器的輸出是與流量成正比的脈沖信號(hào)（即數(shù)字信號(hào)），所以通過(guò)傳輸線路不會(huì)降低其精度，便于遠(yuǎn)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(jìn)、出口處的前、后的亙管段應(yīng)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(yīng)嚴(yán)格按同軸要求安裝，且應(yīng)防止密封墊突入管道內(nèi)。
     （5）因?yàn)闊o(wú)滯流部分，所以內(nèi)部清洗較簡(jiǎn)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(shí)，是用常溫水標(biāo)定的。若所測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)與常溫水性質(zhì)不同時(shí)，應(yīng)修正儀表常數(shù)或“實(shí)液”重新標(biāo)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(cè)量。
7.1.3 流量計(jì)收發(fā)油的計(jì)量方法
            一般而言，目前體積流量計(jì)計(jì)量有2種：不定量計(jì)量與定量計(jì)量。
            不定量計(jì)量是按盛的容器裝到某一位置（高度）為限，從流量計(jì)中讀取體積體積數(shù)，計(jì)算油品質(zhì)量，其計(jì)算公式如下：                             

     例7－l已知汽油的溫度為30℃，流量計(jì)付油前后讀數(shù)差為430.143m3，該油品20℃時(shí)密度為745.0kg/m3，并知該流量計(jì)精度為0.12%，求在標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)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(jì)量是按客戶要求發(fā)放一定數(shù)量的油品，來(lái)確定流量計(jì)應(yīng)發(fā)體積數(shù)。
      計(jì)算公式如下：

    例7－2 某客戶要求發(fā)10t 0#柴油經(jīng)手工測(cè)量該種油品=723.4kg/m3，發(fā)油時(shí)的油品溫度為27℃，流量計(jì)的精度為一0.12%，求流量計(jì)應(yīng)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(jì)應(yīng)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(jì)量
            油品計(jì)量是油庫(kù)日常工作之一，它在油品儲(chǔ)存及經(jīng)營(yíng)管理中占有重要地位、通過(guò)油品計(jì)量我們能準(zhǔn)確地掌握收發(fā)油品的數(shù)量，達(dá)到經(jīng)營(yíng)目的。
      油品計(jì)量正確與否，取決于油品的計(jì)量方法、使用工具、操作技術(shù)及工作責(zé)任心等。油庫(kù)計(jì)量人員應(yīng)努力提高自身業(yè)務(wù)水平，掌握科學(xué)的計(jì)量方法，以確保油品儲(chǔ)存工作的正常開(kāi)展

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好東東，收藏了！

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好東東，收藏了！學(xué)習(xí)下

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