油水混合液第二组分体积分数对涡轮流量计测量误差的影响

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在流程工业中，常用液体流量仪表测量液-液两相流体流量，与用单相流体(如水)校准的流量相比，测 量 结 果 会有 - 定 偏 差。对 该 问 题，20世纪90年代英国 Hertfordshire大学针对油水混合液中第二组分液体体积分数对多种流量仪表做流量测量影响的实验研究 。笔者 曾转述其中科里奥利质量流量计和涡街流量计两种新型流量仪表的研究 。然而在石油工业常用涡轮流量计(TUF)测量中低黏度的成品油和轻质原油时，出现油内含水的工况，为此笔者进-步分析讨论第二组分体积分数对涡轮流量计测量误差影响的程度。

1 实 验实验对象是 ITTBarton公司 50 mm(2 in)和100 ram(4 in)直叶片 TUF和 Faure Herman公司50 mil和 10 mm螺旋叶片 TUF。

试验在英国国家工程实验室(NEI )的多相流国家标准装置 A和油水混合回路称重系统校准装置 B上进行。A装置用于校准 100 mm TUF，油和水分别由各 自参比(标准)流量计测量；B装置用于校准 50 mill TUF。油水混合液由混合泵混合、称重并由快速取样回路中科里奥利密度计测量密度，求取密度与第二组分体积分数以及参比体积流量 。

油水混合液是相互不溶的液 液双组分流体，油 牌 号是 Mobil Velocite D (相 对 密 度 为865 kg·m 。)，第二组分体积分数分 别为 3 ，6 ，9 ，12 ，15 。

2 结果与讨论图1～图3是直叶片TUF实验结果，图4～图6是螺旋叶片 TUF实验结果。为便于观察变化趋势，笔者在图中添绘了第二组分最低和最离体积分数数据点曲线。

0.60.40.2型 0-o.20.4- 0.6- 0馏1.012% 水水 z、 /。 · 唾 确 。 c9%水× 。

jl 5%水，总参比流量 /(1.·S )图 1 00 mm直叶片涡轮流量计(油中含水)误差分析，二趔晷 - 制咣。

， 多 )、 t、 I //总参比流量 l(1/ ·S)图2 50 mm直叶片涡轮流量计(油中含水)误 差分析稿件收到日期：2012-lO 2O。

作者简介：蔡武昌(1929 )，男，原 -海光华仪表厂总l1 程帅. 要从事流量仪表的研制、开发和生产工作，任教授级高 I 。

6 4 2 O 2 4 6 8 O 0 0 0 第 1期 蔡武昌.油水混合液第二组分体积分数对涡轮流量计测量误差的影响 651.O0.5Ⅲl 0.0释 j1j-0.5- 1.O，-：四嚣- 嗤油、， . ～峄-1 I-·- 。

- 图3 100 mm直叶片涡轮流量计(水中含油)误差分析12%水7% -- 、 总参比流量 /(L·S )图4 100 mm螺旋叶片涡轮流量计(油中含水)误差分析油水混合液在水平管道内静止时油和水是分层的；在开始流动或很低流速时处于油水两层的分层流；随着流速嘞 Ⅱ油水逐 昆合，流速愈大两柑昆合愈均匀；当进入涡轮叶片转动时两相混合将更为均匀。因此，混合液两相均匀程度是影响测量误差的因素之-。

1.00.5o.o要-0.5- 1.0- 1.5- 2.06%水 15%水%水.琏 ： - 氆 - - 0 ～ - 4 10： - 9%水 、12%水总参比流量 /(L·s )图5 50 mm螺旋叶片涡轮流量计(油中含水)误差分析 二 -i. 油。 7I. 、 2%油3 - 。/ - -6%油。 . 9%油总参比流量 /(L·s )图 6 100 mlTl螺旋叶片涡轮流量计(Tg中含油)误差分析图6可以看出第二组分体积分数在 3 (6 )～15 之间引起误差绝大部分在 0.2 ～1.0 。

100 mm涡轮流量计总参比流量大于 12 L/s时，50 mm涡轮流量计总参比流量大于 3 L/s时，两相流混合更趋均匀使误差减少；而在低流速时流误差1)第二组分体积分数引起的误差变化。从图1～ 变化较大。各实验的误差变化见表 1所列。

表 1 各实验的误差变化2)比较两种涡轮叶片 TUF的误差变化。总体上相同尺寸螺旋叶片 TUF第二组分体积分数引起的误差变化比直叶片 TUF大。

3)油中含水与水中含油两者误差变化的差异。涡轮流量计测量水中含油第二组分体积分数变化引起测量误差变化比油中含水大。

随着油中含水第二组分体积分数增加，误差沿Y轴正向变化；随着水中含油第二组分体积分数增加，误差则沿 Y轴负向变化。

3 结束语两种涡轮叶片流量计测量液-液双相流时，第二组分体积分数变化的效应对(0.2 ～0.5 )R准确度 TUF是不容忽视的。

100 1Tim 涡轮流量计测量 的总参 比流量为12 L/s和50 mm涡轮流量计测量的总参比流量为3 L/s时，相当于标准管径流 (下转第73页)0 5 O 5 O 5 O 2 O O 0 0/0( 蛹暮 -州O 5 O 5 O 5 O 0 0 第 1期 张枫屏.图形化编程软件在酮苯脱蜡装置中的应用 73阀)，该阀常用于二位式开关控制，选用的阀门口径与工艺管道直径相同 。该切断阀在气路上配备有电磁阀，接收DCS发出的开关量信号，以实现切断阀的开或关，另外切断阀还具有双作用控制回讯功能，以便操作人员在 DCS的流程图画面上能监视到现场切断阀的开、关状态，保证滤布温洗方案的正厨行。另外，切断阀上还配备有手轮，当DCS卡件、电磁阀等出现故障时，为确保生产的正厨行，操作人员可以直接在现池制各台切断阀对过滤网进行人工温洗。每台切断阀上都有手/自动开关。操作人员可以将开关切换到手动位置，利用现场的手阀实现对切断阀的控制，从而进行人工温洗。

3.3 编程中应注意的问题1)过滤机在运行过程中滤布被堵塞的情况不相同，而温洗、冷洗时间又是影响温洗效果的关键性因素。因此，在进行编程时，设置了温洗、冷冼时间自行输入功能。

2)为了保证温洗正常运行，编程时增加了现场各个切断阀的开、关状态回讯判断功能，当阀位不正确时，自动跳出温洗程序，等待仪表维护人员对故障进行处理。

3)由于切断阀的阀位变化需要-定的行程时间l8J，为保证 自动温洗的进行，对阀位的回讯判断在编程时需考虑-定的延迟时间。切断阀的行程时间要求为 6 S，考虑到信息传递的滞后，把阀位回讯延迟时间定为 8 S。

4)在 自动温洗过程中，程序将所有切断阀的手动开关锁住，以免误操作，温洗结束后将 自动复位。

5)在 自动温洗的过程中，为防止生产意外状况的发生，每台过滤机设置 1个温洗中断按钮，操作人员可随时中断自动温洗过程。温洗被中断后，阀位将被置于相应的位置，以保证生产的安全。

4 结束语酮苯脱蜡装置仪表及 自动控制系统的改造提高了装置自动化水平，为工艺操作提供了可靠的保障。ECS-100系统[9-1o]投用以来，-直运行良好，尤其是过滤机自动温洗方案的实施，大幅减轻了操作人员的劳动强度，提高了劳动生产率。