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      海上井組平臺電磁流量計現場標定實現標準化計量

      來源:作者:發表時間:2017-07-27 09:08:09

       摘要:隨著科學技術的快速發展,現場標定技術已越來越得到人們的重視。從應用情況來看,現場標定技術基本上解決了傳統的標定所有的弊端,值得全廠范圍內大力推廣應用。

       
      1  選題背景
              為了保證油田源頭數據的正確性,計量器具需定期強制進行標定。按照采油廠計量器具管理規定,海上平臺壓變、溫變、流量計等計量器具需要每年進行標定檢測。標定檢測方式是將壓變等計量器具拆下后,帶回陸地進行標定,標定完成后在帶到平臺安裝使用。這種傳統的標定方式存在弊端較多,主要包括以下幾個方面的內容。
       
              ①計量器具拆卸、安裝工作量大;②拆卸、安裝、運輸過程中易造成計量器具損壞;③在備用壓變數量不足情況下,帶回標定,檢測周期長,為方便油水井管理,平臺職工需要臨時住無人值守的平臺;④流量計拆回標定,需要備用流量計,在無備用件情況下,需要臨時停注,影響注水。
       
      2  成果理論依據
              隨著科技的發展,超聲波流量計應運而出,三暢超聲波流量計是一種非接觸式儀表,它既可以測量大管徑的介質流量也可以用于不易接觸和觀察的介質的測量。它存在體積小、易攜帶、精度高、測量方便等諸多優點,這就為流量計現場標定提供了條件。當超聲波束在液體中傳播時,液體的流動將使傳播時間產生微小變化,并且其傳播時間的變化正比于液體的流速。設靜止流體中的聲速為 c,流體流動的速度為 u,傳播距離為 L,當聲波與流體流動方向一致時(即順流方向),其傳播速度為 c+u;反之,傳播速度為 c-u.在相距為 L 的兩處分別放置兩組超聲波發生器和接收器(T1,R1)和(T2,R2)。當 T1 順方向,T2 逆方向發射超聲波時,超聲波分別到達接收器 R1 和 R2 所需要的時間為 t1 和 t2,則:
      t1=L/(c+u)
      t2=L/(c-u)
       
              由于在工業管道中,流體的流速比聲速小的多,即 c>>u,因此兩者的時間差為 △t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知,當聲波在流體中的傳播速度 c 已知時,只要測出時間差△t 即可求出流速 u,進而可求出流量 Q。
       
      3  主要內容和做法
              通過用便攜式超聲波流量計去現場標定流量計,多次現場結合、摸索,找到了相應的方法和措施,能夠有效、很好的對流量計標定的問題進行改進。通過組織勝利油田檢測中心專業標定的人員對海上平臺部分流量計和壓變進行了標定檢測,合格率達到 100% ,未出現計量器具損耗,取得了較好的效果。
              (1)模擬壓力變送器現場標定技術?,F場要求標準電流表和壓力源誤差等級要小于被標定變送器誤差的 1/3 以上。**基本的測試是線性度和零點及滿量程兩點的精確度。全面測試還應包括回滯、溫度影響、靜壓影響、電源影響、時間漂移等。變送器綜合誤差應為各單項誤差的均方根值。模擬變送器誤差等級通常在±(0.2~0.5)%水平上。模擬變送器量程調整和計量標定方法基本一樣較麻煩。
              (2)智能壓力變送器現場標定技術。智能壓力變送器使用微處理器數據處理技術使儀表性能有較大提高。標準電流表和壓力源依然需要,但手持式編程器替代了調整電位器。智能壓力變送器零點和滿量程的調整互不影響,不必像模擬儀表那樣需反復調整多次;且智能壓力變送器往往帶有線性化修正能力,可彌補和修正傳感器固有非線性誤差。智能壓力變送器誤差等級通常在±0.1%水平上。
       
              由于智能壓力變送器有模擬和數字兩種輸出,因此有些概念容易混淆。組態量程調整,將過程變量和 4~20mA 輸出建立對應關系。它可在不施加標準壓力情況下對量程大小和位置進行改變,實際上是使用以前保存在存儲器中的對應關系函數進行相應計算以便建立一個新的對應關系函數。施加標準壓力的量程調整則以這一次的標準壓力輸入數值來建立一個新的對應關系函數。雖然輸入壓力值和 4~20mA 電流輸出建立了正確的對應關系函數,但智能壓力變送器數字讀數并不是從電流得來,所以它和正確的值可能存在誤差。當然 4~20mA 電流值同時也存在誤差。校準是分別將智能壓力變送器壓力的數字讀數和輸入標準壓力值,4~20mA 電流的數字讀數和輸出電流標準表讀數都建立正確的對應關系。通常運行情況下,智能壓力變送器組態量程調整比模擬變送器方便容易許多,而校準則在計量標定時使用。
       
              (3)電磁流量計的現場標定技術。海上井組平臺注水井適用的全部是電磁流量計。在三暢電磁流量計生產出廠時,其精確度已經是經過標定線標定。但在使用現場,由于受環境條件、流體特性以及儀表本身(如元器件損壞)等原因引起儀表運行故障等情況,對于長期使用后的流量計有必要進行一次常規的現場校準。由于電磁流量計的傳感器安裝在注水管線上,難以拆下送至標定線進行檢查,而目前在流量計量范圍內,國家和地方對大口徑流量計尚未有現場條件下進行在線檢驗的規程和其它法規文件。為了保證電磁流量計在故障修復后以及長期使用后的精度和可靠性,而又不影響日常生產,三暢電磁流量計現場標定采取了 6 種方法如下:
              ①對電磁流量計勵磁線圈進行安全絕緣測試,應大于20MΩ。
              ②對電磁流量計勵磁線圈進行銅電阻測試,應與原出廠值相同(環境溫度相同時)。
              ③對電磁流量計傳感器電極對地電阻進行測試,若電阻值在 2 一 20kf 之間,并伴有充放電現象,兩只電極的電阻相近,則認為好的。
              ④對電磁流量計轉換器勵磁電流進行測試,觀察其輸出與轉換器原電流的值,誤差不超過士 0. 25mA 。
              ⑤對電磁流量計轉換器模擬量輸出及頻率輸出進行測試,觀察其線性變化情況,并計算其**大線性誤差,應不超過士 0.5%。
              ⑥對 DN 1200mm 以上的電磁流量計,應測試推動級 NB,電流誤差不超過 12mA。
              通常我們對電磁流量計的標定,使用的是壓差法,相對來說有一定的誤差,雖然方法簡單誤差也是在可以接受的范圍內,但是這很好不會是**佳的方法,我們將總結經驗積極借鑒改善方法,爭取**優;也同時能為我們對于一些大型非電磁流量計現場標定打下基礎。
       
      4  實施效果
      從現場應用情況來看,現場標定具有以下優點:
              ①標定介質為現場實際使用對象,避免了因標定介質與實際使用對象的不同對測量結果的影響;
              ②避免了被檢儀表因檢定前后裝卸運輸等人為因素對測量結果的影響;
              ③減少了工作量,省卻了被檢儀表送檢拆裝等工作程序;
              ④解決了部分儀表因連續工作需要,不能實現離線周期檢定的難題;
              ⑤既節省檢定費用,又縮短計量儀表的檢定周轉時間。所以,開展現場標定技術研究是很有必要,現場標定技術將會得到越來越多的重視。
      5  結束語
              現場標定技術是計量技術發展的趨勢,它的應用給需要的企業十分重要,特別是對計量檢測點多、面廣、比較分散的海上井組平臺來說更是十分重要。實踐證明,通過開展流量計量儀表現場標定技術的研究與應用,即可帶來直接的工作效率、經濟效益,又可提高計量檢測水平,使測量數據更準確可靠。
      日日干夜夜操

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