《油气储运概论》第七章 油品及天然气计量.ppt

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7 油品及天然气计量
7.1 流量计分类、结构及工作原理 7.1.1 流量计分类
流量计是测量流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流体的流量值，累积某段时间间隔内流体的总流量值，它可以测量体积流量或质量流量。
流量计的分类方法很多，按照油库比较常见的流量测量方法，一般可以分为容积式流量计、速度式流量计、差压式流量计、质量式流量计4大类，此外尚有电磁式、超声波式等类型。

1、容积式流量计
容积式流量计是以在被计量的时间内，被测流体通过计量室排出的次数作为依据进行计量的。计量室类似于固定容量器的测量装置，是流量计的壳体与内部转子之间固定的容积空间，它的容积可以经过计算或标定而准确求得。因此只要对转子的转动次数进行累积计数，即能求得流过流量计的体积量。属于这一类型的流量计有：椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮权流量计等。

2、速度式流量计
当被测流体以某一流速沿管道流动时，通过置于管道中的测量系统输出一个与流速成正比的信号、由于流量与流速有关，因此通过计算可以得出流过管道的流量。常见的这一类型流量计有涡轮流量计、涡街流量计、水表等，它们显示的也是体积流量。一般可以显示瞬时流量，也可显示累积流量。

3、差压式流量计（节流式）
差压式流量计（或节流式流量计）在油库也有一定的应用，它是利用流体流经管路中的节流装置时产生的压力差来实现流量测量的。常见的节流装置有标准孔板、标准喷嘴和标准文丘利管3种。标准节流装置的结构目前已经标准化，有可靠的试验数据，只要严格遵守加工和安装的要求就可以使用。
差压式流量计显示的内容是根据设计的要求而定的，可以是体积流量，也可以是质量流量。


4、质量流量计
质量流量计能测量出被测介质的质量值。常见的质量流量计分为直接式质量流量计和推导式质量流量计两大类：
（1）直接式质量流量计
由检测元件直接检测出反映质量流量大小的信号从而得到质量流量值。
（2）推导式质量流量计
采用可测出体积流量的流量计和密度计（或测密度的仪表）组合，同时检测出介质的体积流量和密度，通过运算器的运算得出与质量流量有关的输出信号。
不管是哪一类质量流量计，它们显示的是真空中质量。
7.1.2 流量计的结构及工作过程
1、椭圆齿轮流量计
椭圆齿轮流量计是一种比较典型的容积式流量计，目前在油库中应用最普遍，常用于计量成品油类流量。其工作原理如图7－l。

这种流量计的壳体内装有一对互相啮合的椭圆齿轮，在流量计进、出口两端压差作用下，交替地相互驱动，并各自绕轴作非匀速旋转。
当A、B两轮处于图7－l（a）所示位置时，进、出口压力差作用在B轮上的合成力矩为零，A轮上产生一个转动矩使A轮（主动轮）作逆时针方向转动并带动B轮作顺时针方向转动。



当A、B两轮处于图7－1（c）所示位置时，A轮上所受合成力矩为零而B轮（主动轮）上产生一个转动力矩：此时A、B两轮的主从关系变换而转动方向不变随着A轮和B轮主从关系的交替变换，被测液体就以新月形计量室的容积为单位[图7－l（a）A轮下的阴影部分]一次一次被排出。
因此，只要将椭圆齿轮的转数传输给积算器的指针和数字轮，就能求出被测介质流经流量计的总量。

椭圆齿轮流量计特性：

（1）计量精度较高，一般为05级，如果加工装配能符合要求，可以达到0二级，可作为商贸计量用；它既可就地显示，又可远传显示。
（2）粘度变化时；泄漏量也会变化，粘度越低，泄漏量越大，粘度越高，泄漏量则越小。
（3）由于是两个转子齿轮相互啮合传动，所以排量大的流量计，其体积也要增大，振动和噪声也相应增大。因此，流量计的流量受到一定的限制。

（4）仪表可以水平安装也可以垂直安装，对前后直管段无要求，但要注意仪表的流向要求。
（5）对流体的清洁度要求较高，如果被测介质过滤不清，齿轮很容易被固体异物卡死而不工作，故必须在流量计上游侧安装过滤器。
（6）在超负荷工作时仪表的使用寿命将明显较短；但压力太小又会影响仪表精度，故要求通过仪表的最小出口压力为0.02MPa。

2、腰轮流量计
腰轮流量计又称罗茨流量计，可以用来计量液体或气体的流量。其工作过程与椭圆齿轮流量计类似，如图7－2。


当被测量流体按箭头方向流入进口，经计量室后从出口流出时，在流量计进、出口压力差的作用下，若腰轮转子处于图 7－2（a）所示位置时；作用于转于A上的合成力矩平衡；而作用于B转子上的合力矩不平衡，于是转子B按顺时针方向转动；把计量室内液体（图中阴影部份）推至出口排出；同时，与转于B同轴的驱动齿轮带动与转子A同轴的驱动齿轮，使转子 A按逆时针方向转动。


当转于处于图 7－2（b）所示位置时，作用于转于B上的合成力矩逐渐减小，作用于转子A上的力矩逐渐增大，直至达到图7－2（c）的位置后，转于A和B所受力矩和转动过程变得与上述相反。这样通过驱动齿轮相互驱动，腰轮转子在流体压力的作用下就主、从交替地不断转动，把被测流体以半月形容积为单位（图7－2中阴影部分）一次土地排出，每当两转子旋转一周，就有4个阴影部分容积被排出。这样，通过一定的减速齿轮和积算指示机构，就可以显示被测介质的总量。

腰轮流量计特性：

（1）计量精度高，可以达到0.2级，作为商贸计量用；它既可就地显示，也可远传显示。
（2）粘度变化时泄漏量也会变化，粘度越低，泄漏量越大。
（3）腰轮靠转子外的齿轮相互驱动，所以噪音远比椭圆齿轮流量计小。

（4）对流体的清洁度要求较高，当被测介质内灾有固体异物时会卡死而不工作，因此必须在流量计＊游安装过滤器。腰轮流量计前过滤器的单位面积网目数可比椭圆齿轮流量计多些。
（5）在超负荷工作时，仪表的寿命将明显缩短；它也要求通过仪表的最小出口压力为0.2MPa。


3、刮板流量计
刮板流量计按构造不同，可分为凸轮式和凹轮式2种，如图7－3中（a）和（b）所示。

凸轮式刮板流量计：见图7－3中（a），主体部分由转子、凸轮、凸轮轴、刮板、连杆、滚子及壳体组成。
壳体内腔是一个圆形空筒：刮板有2对，也有3对。在刮板是2对的流量计中，转子的圆筒壁上沿径向开着互成90°角的4个槽：在刮板为3对的流量计中，则开成互呈60°角的6个槽。刮板可以在槽内滑动，时而伸出，时而缩回。

由于转子内有一个固定的凸轮，刮板与凸轮之间有一个滚子，4或6个滚子均在一个不动的、具有一定形状的凸轮上滚动，因而刮板有时从转子内伸出，有时又缩回。被计量的液体经过流量计时，推动刮板和转子旋转，与此同时刮板沿着一定的轨迹伸出或缩回，伸出时形成一个计量室将被测液体推至出口处排出。


凹线式刮权流量计：见图7－3中（b），由转子、刮板、连杆和充休组成。它的壳体内腔是曲线形的，转子是一个纯转动的实心筒，圆筒沿径向开有互成90°角的4个槽或互成60°角的6个槽，连杆带动刮板在槽内沿径向滑动。刮板和转子一起转动时，刮板在重力和离心力的作用下在转干的墙内滑动，同时随着转于沿壳体的内腔转动，刮板的运动完全受凹线的形状来限制，运动的轨迹就是壳体内腔的形线——凹线。

刮板流量计特性：
（1）刮板的特殊运动轨迹，使得被测液体在通过流量计时完全不受干扰，不产生涡流不改变流态。这为提高准确度、减少压力损失创造了良好的条件。
（2）适应性强，对于不同粘度以及带有颗粒杂质的液体均能进行准确计量。但当固体颗粒过大时，将会影响使用寿命，特别是在较长的纤维状物质进入流量计后，将会缠绕在转了或转轴上，严重影响流量计的精度，甚至损坏转了。故用于计量此类物质时，必须在流量计上游侧安装过滤器，并定期清洗。
（3）运转平稳，振动和噪声很小。

4、涡轮流量计
涡轮流量计又称透平流量计，它是在螺旋式叶轮流量计的基础上发展起来的，是一种速度式流量计，通过测定置于流体中的涡轮的转速来反映流量的大小。
涡轮流量计由涡轮流量变送器（包括前置放大器）和流量积算仪组成，可实现瞬时流量和累积流量的计量。


当被测液体流经涡轮叶片时，涡轮受冲击便旋转，涡轮的旋转速度随流速而变化在一定的流量范围及一定的流体粘度下叶轮的转速与流体量成正比。而当叶轮转动时，叶轮上由导磁不锈钢制成的螺旋形叶片，依次接近处于管壁上的检测线圈，周期性地改变检测线圈磁电回路的磁阻使通过线圈的磁通量发生变化而产生与流量成正比例的脉冲电信号。这样涡轮将流量信号Q转换成涡轮的转数ω，磁电感应转换器又将此转数。变成电脉冲数f送入流量积算仪进行计数和显示。

在测量范围内，变送器的输出脉冲数与流量成正比，其比值称为仪表常数，以ξ（次/L）表示。每一台涡轮流量变送器的合格证上都标明经过实际校验测得的仪表常数值，在实际使用时因工况有了改变，应作现场实液标定；因此当测得脉冲信号的频率f（次/S）和某一时间内的脉冲总数N后，分别除以仪表常数ξ（次/L）便可求得瞬时流量Q（L/s）和总量V（L）。

涡轮流量计特性：

（1）体积小、重量轻、耐高压、耐温、压力损失小。
（2）精度高、量程宽（最大流量和最小流量比通常为6:1～10:1，适用于流量大幅度变化的场合）惯性小、反应快（时间常数为l～50ms，有利于测量脉动流量）。
（3）变送器的输出是与流量成正比的脉冲信号（即数字信号），所以通过传输线路不会降低其精度，便于远距离传送和数据处理。

（4）为了保证管道截面积上的流速均匀，安装要求较高，其进、出口处的前、后的亘管段应不小于20DN和15DN（DN为涡轮变送器的公称直径）。变送器与直管段应严格按同轴要求安装，且应防止密封垫突入管道内。
（5）因为无滞流部分，所以内部清洗较简单，如果发生故障，并不影响管道内液体的输送。
（6）涡轮变送器出厂时，是用常温水标定的。若所测介质的性质与常温水性质不同时，应修正仪表常数或“实液”重新标定。一般涡轮变送器不适合用于易受温度影响的高粘度介质的测量。
7.1.3 流量计收发油的计量方法
一般而言，目前体积流量计计量有2种：不定量计量与定量计量。
不定量计量是按盛的容器装到某一位置（高度）为限，从流量计中读取体积体积数，计算油品质量，其计算公式如下：

例7－l已知汽油的温度为30℃，流量计付油前后读数差为430.143m3，该油品20℃时密度为745.0kg/m3，并知该流量计精度为0.12%，求在标准温度时的体积量值。
解：查GB/T1775－1997表60B中VCF20值为0.9777，
V20=430.143×（1－0.0012）×0.9777=424.375m3
若需要以质量作为结算单位，根据公式：
m= V20（P20－1.1），即可求得：
m=V20（P20－1.1）=424.375×（745.0－1.1）
=315.700t

定量计量是按客户要求发放一定数量的油品，来确定流量计应发体积数。
计算公式如下：

例7－2 某客户要求发10t 0#柴油经手工测量该种油品=723.4kg/m3，发油时的油品温度为27℃，流量计的精度为一0.12%，求流量计应发的体积数（L）。
解据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
流量计应发的体积数：
V=12.236（1－0.0012）=12.221 m3=12221L
7.2 散装油品人工计量
油品计量是油库日常工作之一，它在油品储存及经营管理中占有重要地位、通过油品计量我们能准确地掌握收发油品的数量，达到经营目的。
油品计量正确与否，取决于油品的计量方法、使用工具、操作技术及工作责任心等。油库计量人员应努力提高自身业务水平，掌握科学的计量方法，以确保油品储存工作的正常开展

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2012-3-17 09:18 上传

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zhjy11606

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