摘 要：現行使用的流量計多顯示為體積流量，而油田生產中需對原油質量進行計量。原油一般粘度較大，含水量亦不穩定，科氏質量流量計(CMF)可以直接計量原油質量，且可連續測量，不受原油的物理參數的影響，計量精度高，在油田生產中應用廣泛。直管式CMF是在彎管式CMF的基礎上發展起來的，它除了具有科氏流量計的共同優點外，還在很大的程度上克服或減小了彎管式的某些缺點。

關鍵字：CMF；原油計量；直管；應用

    1 引言

    原油計量方式有靜態計量與動態計量兩種。靜態計量是指以國家計量部門標定的油罐、油罐車、油輪油駁等作為計量容器，在油品停止收發作業，經靜止液面無波動狀態下而測定其體積或質量的過程。動態計量是指被測量的石油及液體石油產品連續不斷地通過計量儀器(儀表)而被其測量數量的過程。油田生產中需對原油進行動態計量。

    目前廣泛采用的流量計，無論是容積式流量計、速度式流量計、靶式流量計、電磁流量計、旋渦流量計、轉子流量計、差壓流量計和超聲波流量計，都是顯示測量介質的體積流量，而在油田生產中多用質量進行計量。雖說可把體積流量乘以原油密度換算成質量流量，但原油的密度會隨溫度、壓力而變化，因此必須在測量體積流量和密度的同時，測量出介質的溫度值及壓力值，再進行補償。

    此種方法當溫度和壓力變化頻繁或原油含水量波動時，不僅換算繁瑣，無法獲得較高的計量精度，有時甚至無法獲得有價值的計量結果。科氏質量流量計(以下簡稱CMF)可直接得到質量流量信號，且不受原油的物理參數影響。

    2 質量流量計

    CMF應用科氏力原理來測量流體的質量流量，已有近70年的歷史。由于結構上和技術上存在種種缺陷，此類儀表一直未得到廣泛使用，直到1977年美國MICRO-MOTION公司推出了U型管質量流量計，此種流量計一問世，便顯示出強大的生命力，其優點是：①可直接得到質量流量信號，且不受介質的物理參數影響；②精度為計量值的±014%，有的可達±012%；③可計量種類極多的液體和稀漿，包括原油這類高粘度和非導電性的液體；④由于不受管內流體流態及上流側流速分布的影響，因而在流量計的前后不需要設置直管段，安裝更方便；⑤由于管內無障礙物，含有固體顆粒的稀漿也可流通，因而不必在流量計的上流安裝過濾器；⑥流量計管道內部無可動部件，減少了部件的磨損，大大降低了定期檢修的頻率；⑦還可直接測量流體的密度，高度智能化的流量變送器，可以提供多種參數的顯示和控制功能，是一種集多功能為一體的計量儀器。

    CMF種類繁多，產品至今已形成30多個系列。產品系列的形成主要在于測量管結構的不斷創新，這使得儀表的精度、穩定性、靈敏度不斷提高，測量管撓度增加、應力分布改善、疲勞破壞降低、抗振能力加強。CMF種類按測量管形狀分為彎管型和直型；按測量管配置分為單管型和雙管型。采用彎管型，是為了降低剛性，其諧振頻率較低，一般為7～100Hz，反映質量流量的相位差為毫秒級，電子信號較易處理。但彎管型易積存氣體和流體殘渣而引起附加誤差，且整機重量比直型要大。直管型與彎管型相反，由于剛度大，諧振頻率高，一般為800～1100Hz，故振幅很小，約60μm，相位差為微秒級，為解決電信號處理困難的問題，選用精度高、無阻力的光信號檢出方式。由于其頻率較高，同一般機械的振動頻率相差較大，故不易受外界振動的干擾。

    3 直管式CMF

    直管式CMF是在彎管式CMF的基礎上發展起來的。它除了具有科氏流量計的共同優點外，還在很大程度上克服或減小了彎管式的某些缺點。(1)直管式CMF檢測管的材質為鈦合金或者鋯合金，具有優良的強度，尤其是高溫強度及耐蝕和耐磨損性能；又由于這兩種金屬具有不同的抗腐蝕性能，合理選用便可包羅各種介質。因加工性能的限制，彎管式CMF就很難應用這兩種材質。

    (2)直管式CMF檢測管筆直，沒有彎頭、彎管接頭和滯留液體的球狀部分等，從而使其具有以下長處：

    ①壓力損失小，壓力損失大于容積式和差壓式流量計是彎管式CMF一較為突出的缺點，尤其是當介質粘度高和在流量變化范圍大的工藝流程中，這變成了一個致命的弱點；
    ②可完全自行排空，易于清洗，彎管不利于自行排空，且一旦結垢便很難清除；
    ③無氣體截留部位，便于氣體溢出檢測區域，直管式CMF無氣體截留部位，流量計又多采用豎直安裝方式，故在工作時氣體極易溢出檢測區，從而確保了計量精度。彎管式CMF一旦有氣泡聚集就很難自行溢出，常使現場精度遠遠低于標定精度；
    ④抗外界振動干擾能力強，直管式CMF彈性系數大，故檢測管的系統固有頻率高，一般在800～1100Hz，約為工業振動頻率(60～120Hz)的10倍，因此無須彈性安裝托架和柔性管接頭。而彎管式CMF由于彈性系數小，故系統固有頻率低，一般在40Hz左右，接近于工業振動頻率，因此易受外界振動的干擾，安裝時必須采取防振措施；
    ⑤結構緊湊、休積小、重量輕、安裝方便，它的體積和重量遠小于其他種類的科氏流量計，從而給安裝帶來便利。

    4 安裝注意事項

    (1)安裝方式。測量傳感器最好是垂直安裝，這樣可使懸浮的固體顆粒下沉，夾雜的空氣或其他氣體的氣泡上浮，保證原油測量精度，另外檢測管可以完全排空，防止結垢和堵塞。

    (2)安裝場所。最好將流量計安裝在上升管道的最低部位，這樣可避免在檢測管內聚集氣體，同時又可獲得一定的背壓。

    (3)避免流出口無節流裝置，保證測量裝置工作時，始終充滿流體。

    (4)絕對不要將傳感器安裝在強大電磁物的附近，以防測量管電磁激勵系統受干擾。

    (5)在戶外安裝時，要注意最高的環境溫度，利用防風雨柵，避免直接日曬雨淋。

    (6)溫度波動大和環境潮濕(外部安裝)，儀表可能會產生冷凝。在這樣的環境下，要正確安裝儀表罩殼，電纜入口導管要擰緊，確保密封。凡是溫度變化強烈的地方，必須用干燥的儀表風吹拂電子部件區域。

    參考文獻

    [1] 朱德祥.流量儀表原理和應用[D].華東化工學院出版社，1992.
    [2] 賀宣慶，崔硯生.科里奧利力在流量測量中的應用[J].物理與工程，2005，15(5)：30-35.
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