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流量計的穩定性對于出口測量和儀表校準實現精確測量非常重要

來源：上海自動化儀表有限公司作者：發表時間：2018-08-29 08:55:12【小中大】

     在石油和天然氣生產區域，由于許多原因，保持穩定的流動可能是有問題的。穩定的流量被認為對于精確的流量測量至關重要，并且良好的實踐表明，測量應該在流動中沒有不穩定性或脈動的情況下發生。即使是輕微的不準確也會導致長時間的重大財務風險。鑒于大多數碳氫化合物生產過程的高產品價值和產量，非常重要的是這些測量的準確性。

流量計的穩定性對于出口測量和儀表校準實現精確測量非常重要
 
    不穩定流量的來源可以是壓力波動，間歇流量，甚至是系統中運行的泵類型。其他原因包括石油產量下降，含水量增加甚至測試分離器尺寸不正確。這些源可以表現為可變流量，具有一定幅度的頻率波動。
    條件的變化
    在油流量測量方面，渦輪機，科里奧利流量計和超聲波流量計是最常用的原油出口流量計。然而，隨著石油產量的下降，通過這些測量技術的流動穩定性發生了一些變化。
    對于從石油平臺最終輸出的油流，油流中的水含量一直在增加。此外，水含量可以在一個時期與下一個時期之間顯著變化。這可能導致流動穩定性的不適當維持，并且可能表現為流速的相當大的低頻波動。
    由于出口流量計通常測量流入共同出口管道的流量，因此來自一個來源的不穩定流量會對其他來源的流量穩定性產生不利影響。這可能通過低頻波動發生，這可能扭曲混合流并隨后扭曲源處的流速。想象一下具有四種不同輸入的輸出管道：如果一個源具有波動的流量，則可能改變其他三個輸入和混合流的穩定性。
    雖然流量計在穩態流動條件下進行校準，但許多流量計可以在波動的流量下運行。流量的穩定性對于確保在出口測量和儀表校準期間實現精確測量非常重要。在過去，波動的流量被認為是不可接受的準確測量。然而，由于石油產量下降，資產老化和預算緊縮，波動的流量越來越普遍。
    盡管已將其確定為潛在的重大問題，但尚未充分研究或檢查不穩定流動對不同測量技術的影響。部分原因是研究和校準流量設施在理想的穩定流量條件下校準流量計。以前，不需要或不希望實現研究的波動。此外，波動流量對參考測量的影響意味著需要進行總計質量或體積比較。這消除了利用管道校準器，緊湊型校準器或主儀表系統的流動設施。最合適的參考系統需要一個地磅系統來通過總質量和/或體積。
    填補知識空白
    雖然已經對存在波動流量的渦輪流量計的性能進行了一些有限的研究，但公共數據很少。這是因為高頻和低頻波動的性能需要大量的研究。查找超聲波和科里奧利流量計性能的數據更具挑戰性。因此存在顯著的知識差距。
    到目前為止，本文主要關注海上石油和天然氣的生產，但在流量測量的其他領域也會出現波動的流量。這是一個常見問題，但很少有證據表明對流量測量性能的影響。雖然穩定的流量被認為對于精確的流量測量至關重要，但業界對這些條件下流量計的性能數據有限。
    一種可選方案是完成一個大規模的測試程序，該程序在非穩態條件下評估一系列流量計。這樣可以更好地理解問題，并提供非定常流動中流量測量性能的定量證據。在流量設施中可以產生高達0.1赫茲（Hz）的流量波動，從而可以在不理想的條件下評估許多流量測量技術，如渦輪機，科里奧利流量計和超聲波流量計。這些可能是周期性的，不對稱的甚至是隨機的脈動。
    為了評估流量計（例如渦輪機，超聲波和科里奧利設備）的測量性能，當應用于變化頻率的波動流量時，流量計將首先在基線穩態條件下進行校準。循環和非對稱波動以及保持時間以及如果可能的話，流速中的隨機脈動可能導致不同的性能偏差，這取決于所應用的測量技術。
    諸如孔板，文丘里裝置和錐形儀表之類的差壓裝置使用伯努利方程來確定流速。由于流動壓力會受到波動流動的強烈影響，因此極有可能出現明顯的流量測量誤差。這項工作將為波動流量是否是差壓技術的問題提供確鑿的證據。
    在可能的情況下，對科里奧利和超聲波流量計等技術的先進流量計診斷將針對非定常流動進行趨勢分析和分析。例如，超聲波流量計提供診斷，可以提供諸如聲速，信噪比，流速，警報和故障指示器以及速度采樣間隔等參數的測量，僅舉幾個例子。可以使用高級流量計診斷來指示何時發生波動流量作為定性測量。理想情況下，甚至可以校正可能由波動的流動引起的對測量的不利影響。雖然不可能搶占測試程序的結果，但這肯定是一個對行業非常感興趣的領域。
    計算流體動力學（CFD）也提供了表征波動流動影響的潛在用途。該項目的實驗結果的CFD驗證將允許實驗數據和CFD模型數據之間的直接比較。如果模型是健壯的并且可以完全驗證，那么CFD模型甚至可以用于推斷實驗測試程序。這可能涉及其他儀表設計，測量技術，流體屬性甚至更高頻率的波動流量（\> 10 Hz）。
    從該工作主體獲得的結果和知識將使波動的流動盡可能地得到緩解，例如，通過引入適當設計的流動阻尼器。另一種解決方案可能是選擇一種不受流量波動影響的測量技術。
    目前，由于上述缺乏可追蹤數據，不可能指定哪種技術最合適。只有通過完成全面的評估程序，才有可能確定最合適的流量測量技術。
    結果將涵蓋不穩定流動環境中的基本精度和可重復性等方面，并提供有關流量條件中頻率變化的儀表性能的定量證據。這樣做的影響是允許更換一些由于流量波動而極易發生誤測量的測量技術。研究成果的實施將為測量波動流量提供更大的信心。從財務角度來看，這項工作將使交易更有信心。