靶式流量計的原理及在海洋平臺中的應用

摘要：海洋平臺上有各式各樣的介質(zhì)和工況，上海上儀股份公司按照各種不同的工況選擇適合于此種工況的流量計是設計人員的職責之一，簡要介紹靶式流量計的測量原理，上海上儀股份公司在海洋平臺上的選型和使用注意事項等。

1 概述

流量作為海洋平臺上測量和控制流體的一項重要參數(shù)，它是關系到生產(chǎn)過程的質(zhì)量和安全的重要環(huán)節(jié)。流量計測量按照介質(zhì)的類別分為多相和單相，按照測量方式分為體積流量計、質(zhì)量流量計，體積流量計又分為容積式、差壓式、速度式流量計；靶式流量計主要用于解決高黏度、低雷諾數(shù)流體的流量測量，采用了電容傳感器作為測量單位，同時通過數(shù)字智能處理技術進行測量的計量儀表。

2 靶式流量計的原理

靶式流量計測量在管線中心安裝靶，通過流體穿過時對靶面的沖擊，通過力矩轉(zhuǎn)換將靶面的作用力轉(zhuǎn)化成流體流量，并通過電流信號進行記錄，從而形成流量。當流體在測量管中流動時，因動能與靶面產(chǎn)生壓差，而相應作用力，使靶面產(chǎn)生微量的位移，其作用力與介質(zhì)流速的平方成正比，靶面所受的作用力經(jīng)靶桿傳遞，作用到傳感器，導致內(nèi)部電橋平衡被打破，產(chǎn)生對應的電壓信號，通過傳感器顯示。

靶式流量計采用了與傳統(tǒng)流量計不同的結構，介質(zhì)流動時，流動質(zhì)點沖擊在靶上，靶的受力作用在靶桿上，使之產(chǎn)生微小的位移（2~3mm ），靶的受力經(jīng)不繡鋼桿傳遞給壓敏電阻應變片，經(jīng)應變片電橋把力轉(zhuǎn)換成與流速的平方成正比關系的電信號，公式如下：F=QA pV/2g式中：F為靶面所受的作用力；Q為阻尼系數(shù)；A為靶面面積；p為流體密度；V/2g為特征流速；

3 靶式流量計的特點

3.1 靶式流量計優(yōu)點

靶式流量計對于介質(zhì)的要求很低，可以測量高黏度的流體，也可測量易結晶、易凝結和帶懸浮顆粒的流體，此外也可測量非導電流體、氣體、蒸汽等。靶式流量計結構簡單，無可動部件，插入式結構，拆卸方便，不容易堵塞，便于維修。靈敏度高，采用高靈敏度電阻應變電橋，直接測量流體的流動?？捎糜诖罂趶?、大流量的測量，根據(jù)實際需要更換阻流件（靶片）而改變流量范圍。

3.2 靶式流量計缺點

壓力損失大，由于靶式流量計中阻力靶和連接桿的存在，會存在一定的壓力損失。測量精度受介質(zhì)雷諾系數(shù)的影響大，在低雷諾系數(shù)的情況下，精確度收到影響，測量誤差很大，在測量液體介質(zhì)時，必須保證其雷諾系數(shù)大于1000，精度能夠達到0.5%FS .安裝時候要求靶面的圓心與管線的中心重合，一旦有所偏離，將會影響流量計的精度。安裝有直管段要求，前10D后5D是靶式流量計非常低要求.

4 靶式流量計的選型計算

靶式流量計的選型須經(jīng)計算，把實際流量轉(zhuǎn)換成等量標準水的流量，然后按照選型表選擇合適的尺寸及型.

其中：GPM=標準水流量（加侖/min）

GPM1=實測液體介質(zhì)滿量程流量（加侖/min）

SCFM=實測氣體介質(zhì)標態(tài)滿量程流量（立方英尺/min）

ACFM=實測氣體介質(zhì)工礦滿量程流量（立方英尺/min）

S=液體比重；Sg=氣體比重

pph=蒸汽滿量程流量（磅/h）

P’=操作壓力（PSIG）+14.696 T=操作溫度（F）+459.67

Vg=1/蒸汽密度（ft3/Ibs）

如被測介質(zhì)為液體，必須保證其雷諾系數(shù)大于1000，

雷諾系數(shù)計算公式如下：

Re=雷諾系數(shù)

d=管內(nèi)徑（英寸） V=運動黏度（cSt）

標準條件：P=14.696Pisa T=60F（519.67R）

空氣=0.0764Ibs/ft3 水=62.374 Ibs/ft3

根據(jù)上述公式計算出等量的水流量后根據(jù)選型表格選擇相應管徑。

5 安裝注意事項

靶式流量計的安裝形式和差壓式相同，可以在水平或者豎直管道上安裝，當流體中含有固態(tài)物質(zhì)時，只能安裝在水平的管道上，為消除重力作用與靶面產(chǎn)生的誤差，垂直安裝時介質(zhì)的流向應從下向上。

安裝時，應使靶心和管線的中心同心，可以消除測量精度帶來的誤差，提高精度。插入式靶式流量計插入長度計算公式：法蘭面到中心高度=接管高度+管外壁直徑/2，按照此工時計算出廠家需要制作的插入桿的長度。不允許直接在流量計測量管前后端安裝閥門、彎頭等極大改變流體流態(tài)的部件；如果需要在流量計前后管道上安裝閥門、彎頭等部件也應盡量保證前后直管段長度。

6 結束語

在實際應用過程中，需要針對于特定的工況，找出并使用對該工況非常適宜的流量計，以滿足工程的需要。因此在流量計的選型時應該科學、合理、經(jīng)濟從不同角度選擇適合的流量計。靶式流量計有優(yōu)點也有缺點，在大管徑的應用上也有相當大的價格優(yōu)勢，上海上儀股份公司而且相對于阻流式的流量計，壓損也是很低。