LSJ_300型静态容积法_标准表法水流量标准装置应用与分析_韩伟
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1) 单独静 态容 积法 和单 独标准 表法, 使用都 有不便之处。静态容积法测量受限 制, 不 灵活, 需 配置瞬时流 量指示, 工 作效 率较 低。 标准 表法工 作效率高, 但标 准表周 检频 繁。容积 法与 标准表 法相结合, 解决了 大量 015 级及 其以 下的 被检流 量计的检定, 既降低了成本又提高了工作 效率, 同 时减少了对标准设备的影响, 对诸如阀门、换向阀 和底阀等起到 了良好 的维 护作用, 可 延长 使用寿 命。同时也 可对 标准表 进行 周期自 检, 省 却了拆 装, 可及时 得到检 定、校准, 保证 了标 准表 使用的 可靠性和测量的及时性。
该装置应 用的 变频 调速 方法, 是 通过 改变供 水泵异步电机定子供电电源频率 来达到调节转速 的目的。它调速效率高, 节能效果好, 压头较高且 可以改变。变频 控制系 统能 自动调 节流 量, 降低 操作员工的劳 动强度, 对在线 检定时 的流 量调速 范围宽, 可达 20: 1, 并与 稳压 容器 等工 艺有 机结 合, 能长时间稳 定工作 在给 定的 流量值 上。如果 变频装置发生故障, 可以退出运行, 转入手工操作 运行状态。 214 装置的新技术与新工艺
0 引言
随着大庆油田的开发与发展, 目前油田采出液 含水量已高达 80% 以上, 因此投入注水、注聚驱油 的成本在不断增加。同时在油田开采井网不断扩大 的情况下, 也将使其水、聚驱采油工程的注水量大幅 增加, 而精细注水与采收率和开发效果密切相关, 也 对检测注水量的流量仪表的准确度和检校周期提出 更高的技术要求。而注水与供水仪表能否准确计量 用水量, 将直接关系到企业开发的决策及如何实现 投入与产出和经济效益最大化。
2) 采用了工作台位大小分组和转轮设计技术, 检定工艺系统集成组合达到最佳优化, 同时被检表 可旋转安装与调节, 提高工作效率。
3) 采用新式闭式换向器, 改进了原来同类换向 器的推力不足, 提高换向器灵敏度, 解决了活动不畅 等问题。保证了用较小的启动压力, 就能得到优良 的换向指标。
4) 采用被测信号触发的同步电路技术, 解决了 超低频信号的测量问题。
11 负压罐; 21 过滤器; 31 稳压容器; 41 离心泵; 51 膨胀节; 61 夹表器 图 1 流量计检定过程工艺控制系统流程示意图
检定与测量时, 换向器动作同时触发计时控制 器和被测流量计开始计数, 以保证水量和时间的测 量。当达到预定的水量或脉冲数或时间, 操作换向 器, 使水流换向, 同时触发计时控制器和被测流量计 停止计数。根据所测的水量 V 和时间 t 按 Q V =
表系数 K t , 若通过标准表 S 和被检流量计 t 的质量 流量分别为 Q ms和 Q m t, 则:
Q ms= Q v s Qs, Q m t= Q v t Qt
式中: Q v s为通过标准表的体积流量 ( m3/ h) ; Q v t 为 通过被检流量计的体积流量( m3/ h) ; Qs为通过标准 表的流体密度( kg/ m3) ; Qt 为通过 被检流量计的流 体密度( kg/ m3) 。
准装置合 并相同 部分, 两 种方 法有机 结合。对 于 高准确度流 量计检 定或 需要时 用静态 容积 法; 对 于低准确度流量计检定或需要时用标 准表法。同 时可用静态容积法流 量标准装置对标准表适 时进 行自检定或定点 标定, 以确保标准表 的准确可靠。 容积法与标 准表法 互补 原理的 优点为: 一 是保 留 了静态容积法的 可靠、稳定、准确度高和标准 表法 效率高、装置无 频繁换 向, 可延长 使用 寿命; 二 是 装置按大小管路 分为两个部分, 五条 工作流程, 它 们可按两种不同 方法单独工作, 相互 间不受影响; 三是可并联使用, 较灵活互易检测, 无需给被 测流 量计配置控制系统。
首先由水泵将水池中的水打入稳压容器, 整个 检测过程的供水都由变频系统控制, 以保证水源压 头的稳定 和能源的节约。其 流程顺序为打开 截止
# 47 #
检定与校准
阀, 水经过上游侧直管段、试验管段( 通常为被测流 量计) 、下游直管段、伸缩器、流量调节阀、换向器, 流
入到标准量器内。工艺控制系统流程示意图如图 1 所示。
式中: Q v 为体积流量 ( m3/ h) ; f 为仪表输出频率; Q 为介质密度; N s为同一计数时间间隔内标准表输出 的脉冲数; N t 为同一计数时间间隔内被检流量计输 出的脉冲数; K n 为同一计数时间间隔内被检流量计 与标准表输出的脉冲数比。
11213 容积法与标准表法互补原理 静态容积法流量标准装 置与标准表法流 量标
215 装置的测控系统 该系统 应用了 T AIWAN - YH 型工控计 算机
作为上位机, 采用 SIMENS- PL C 作为中央控制单 元, 具有控制稳定可靠、组态界面友好、界面功能齐 全、控制方 式设置以及参数设置 简洁方便等优 点。 L SJ- 300 控制系统由检测单元、控制单元和输出单 元三部分组成。 21511 检测单元
大流量 ( min/ L )
01 2
01 5/ 1000
01 333 01 75
70 00
10 00
21 1/ 7000 01 93/ 7000
11 333
01 53/ 7000
2 21 967
1 50 00
30 00
0175/ 15000 0151/ 15000
检定时间 中流量 ( min/ L ) 1/ 1000 01 6/ 1000 2/ 7000 11 05/ 7000 11 5/ 15000 11 01/ 15000
Leabharlann Baidu
V / t 计算流量 Q V 。 11212 标准表法工作原理
主要基于流体力 学的连续性方程。标准 表与 被检表串联 在同一 管径 的管道 上, 在流动 稳定 的 情况下, 任何时刻流过两台表的质量流量 Q m 是相
# 48 #
计量技术 20071N o 2
检定与校准
等的。 在检定介质为液体的情况下, 被检流量计的仪
装置建成投运前, 要进行调试检定, 在自检的基 础上, 由国家大流量测试所对该水流量标准装置依
计量技术 20071N o 2
# 49 #
检定与校准
据 JJG164 ) 2000 检定规程进行检测, 主要检测装置 的计时器、标准量器、换向器、流量范围、扩展不确定 度等。 213 变频与稳压容器供水技术
2 关键技术和主要特点
211 标准量器配置 根据选择各管线的流量范围, 较好地解决了流
量配置与平衡的技术 问题, 方法 是优化与兼顾 大、 中、小流量, 本着高效、经济的原则, 确定相应的工作 量器和组合方式, 该装置工作量器的配备如表 1 所 示。
表1
公称 直径 ( mm)
DN80 DN1 00 DN1 50 DN2 00 DN2 50 DN3 00
设标准表的仪表系数为 K s, 则:
Q ms= f s Qs/ K s, Q mt = f t Qt / K t
Q ms= Q m t, f s Qs/ K s= f t Qt / K t
K t = f t Qt K s/ ( f s Qs) = N t Qt K s / ( N s Qs)
若 Qt= Qs, 则 K t= N t K s/ N s = K s K n
5) 采用控制台联动监测, 使标准表法本质上成 为了容积法, 数据取得保证了时间的准确与对应性, 减少了干扰和人为影响, 提高了检测质量, 该技术的 应用也提高了设备的利用率。
6) 检定范围广。可对脉冲信号输出、模拟信号 输出的液体流量计进行检定。
7) 整套装置的工作( 启停泵、检定操作、数据采集、 资料录取、出具检定证等) 全部由计算机控制完成。
整套装置分为 5 条工艺流程, 第一条流程用 4 台 DN50- DN250 标准电磁流量计来检定 DN80DN300 速度式流量计( 电磁、涡轮、涡街) 和水表; 第 二条流程 为 DN80 高 压水 表校验 台 ( 与第 一条 并 联) ; 第三条流程为 DN25- DN50 高压水表校验装 置; 第四条流程为 DN50 高压水表校验装置; 第五条 流程用 3 台 DN4- DN40 的标准 电磁流量计 检定 DN15- DN50 速 度式流量计和 水表。该装置 工艺 结构分开设计与应用, 一方面是为了实现检定工作 的工作量平衡及仪表口径匹配问题; 另一方面是在 检定小口径流量计时还起到降低系统运行功耗的目 的。 112 工作原理 11211 容积法工作原理
2) DN250、DN 300 二条 管线 共用 一组 工作量 器, 其 最大工 作量器 为 15000L , 最 小工作 量器为
3000L ( 量器不 确定度 为 0105% ) , 为水平 布置 形 式。
三条管线一般按每块表检 3 点计算, 共 18 个检 定点, 从表 1 可以看出这 18 个检定点其检定时间在 015~ 5m in 内, 均符合检定规程的要求。
小流量 ( min/ L ) 5/ 1000 3/ 1000 11 33/ 1000 01 75/ 1000 11 5/ 3000 11 01/ 3000
212 采用工作量器的技术指标及不确定度 1) DN80、DN100、DN150、DN200 四条管线共用
一组工作量器, 其最大工作量器为 7000L , 最小工作 量器为 1000L( 量器不确定度为 0105% ) , 布置形式 为电动换管装置。
采用压力、温度 变送 器检 测压 力及温 度和 被 检表的 4~ 20mA 或 1~ 5VDC 信 号, 并将 此信 号 由I/ O接口送至 PL C, 经 PL C 的计算分 析, 其 计算 结果及原始 数据送 至上 位机存 档, 这个过 程的 连 续运行, 即完成 了标 准流量 值和被 测流量 值的 对 比。 21512 控制及输出单元
1 标准装置系统及工作原理
111 系统组成 该系统由静态容积法和标准表法流量标准装置
计量技术 20071N o 2
合并组成。此装置兼顾静态容积法和标准表法的规 范要求, 合并相同的部分并将两种方法有机融合, 系 统中的标准容器与工艺管路均为 S316 不锈钢组成。 检定系统由水源 ( 蓄水池、水泵及电机) 、稳压 系统 ( 稳压罐、变频调速器) 、流量调节系统、电动阀、气动 阀、截止阀、标准表组合装置、换向器、试验管段、计 算机控制系统及数据采集与处理系统和仪表系统等 构成。
我厂水表原检定装置为静态容积法水流量标准 装置, 用人工操作、读数、计算误差和出具检定记录 与证书等, 仅适用于检定 DN80 以下的流量计, 其检 定范围小、效率低、准确度较低且成本高。因企业供 水和注水规模的扩展, 贸易与交接结算及企业生产 控制用流量计量仪表的大量增加, 需离线检定流量 计种类及数量也越来越大, 所以为适应企业生产和 经济发展的需要, 我厂于 2004 年投资近 200 余万元 建成静态容积法、标准表法互补水流量组合标准装 置, 以满足多种类型流量计检定工作的需要。
用变 频调速器调节水流量, 应用工艺组合和测控优化技术 来实现对油田用于清水、注水 系统的电 磁、涡街 流量计等 速度式流量计和其他液体流量仪表进行检定, 具 有操作程控化、采集自动化, 提高了检定的 准确度。同时 解决了多 种类型、多量程仪表的在线检定问题。
关键词 静态容积法; 标准表法; 水流量标准装置应用; 不确定度
最大 ( m3 / min)
2 31 3 33 71 5 131 333
20 291 667
流量范围 最大的 50%
( m3 / min) 1
11 667 31 75 61 667 10 141 834
工作量器选择及检定时间计算表
实际选用工作量器
最小 ( m3/ min)
最大 ( L)
最小 ( L)
检定与校准
LSJ- 300 型静态容积法、标准表法水流量 标准装置应用与分析
韩 伟 任文波 孙立成
( 大庆油田有限责任公司第二采油厂, 大庆 163414)
摘 要 介绍了根据 JJG164- 20005 液体流量标准装 置6、JJG643- 945 标准表 法流量 标准装置6 、JJG198- 94 5 速度式流量计6 所采用的静态容积法、标准表法互补水流 量标准装置的组成, 分析了其 工作原理、运行状 态和该装 置在检定应用中所达到的主要技术指标与不确定度。以 此技术构 成的标 准装置 能模拟 流体的 流动形 态。该系统
该装置应 用的 变频 调速 方法, 是 通过 改变供 水泵异步电机定子供电电源频率 来达到调节转速 的目的。它调速效率高, 节能效果好, 压头较高且 可以改变。变频 控制系 统能 自动调 节流 量, 降低 操作员工的劳 动强度, 对在线 检定时 的流 量调速 范围宽, 可达 20: 1, 并与 稳压 容器 等工 艺有 机结 合, 能长时间稳 定工作 在给 定的 流量值 上。如果 变频装置发生故障, 可以退出运行, 转入手工操作 运行状态。 214 装置的新技术与新工艺
0 引言
随着大庆油田的开发与发展, 目前油田采出液 含水量已高达 80% 以上, 因此投入注水、注聚驱油 的成本在不断增加。同时在油田开采井网不断扩大 的情况下, 也将使其水、聚驱采油工程的注水量大幅 增加, 而精细注水与采收率和开发效果密切相关, 也 对检测注水量的流量仪表的准确度和检校周期提出 更高的技术要求。而注水与供水仪表能否准确计量 用水量, 将直接关系到企业开发的决策及如何实现 投入与产出和经济效益最大化。
2) 采用了工作台位大小分组和转轮设计技术, 检定工艺系统集成组合达到最佳优化, 同时被检表 可旋转安装与调节, 提高工作效率。
3) 采用新式闭式换向器, 改进了原来同类换向 器的推力不足, 提高换向器灵敏度, 解决了活动不畅 等问题。保证了用较小的启动压力, 就能得到优良 的换向指标。
4) 采用被测信号触发的同步电路技术, 解决了 超低频信号的测量问题。
11 负压罐; 21 过滤器; 31 稳压容器; 41 离心泵; 51 膨胀节; 61 夹表器 图 1 流量计检定过程工艺控制系统流程示意图
检定与测量时, 换向器动作同时触发计时控制 器和被测流量计开始计数, 以保证水量和时间的测 量。当达到预定的水量或脉冲数或时间, 操作换向 器, 使水流换向, 同时触发计时控制器和被测流量计 停止计数。根据所测的水量 V 和时间 t 按 Q V =
表系数 K t , 若通过标准表 S 和被检流量计 t 的质量 流量分别为 Q ms和 Q m t, 则:
Q ms= Q v s Qs, Q m t= Q v t Qt
式中: Q v s为通过标准表的体积流量 ( m3/ h) ; Q v t 为 通过被检流量计的体积流量( m3/ h) ; Qs为通过标准 表的流体密度( kg/ m3) ; Qt 为通过 被检流量计的流 体密度( kg/ m3) 。
准装置合 并相同 部分, 两 种方 法有机 结合。对 于 高准确度流 量计检 定或 需要时 用静态 容积 法; 对 于低准确度流量计检定或需要时用标 准表法。同 时可用静态容积法流 量标准装置对标准表适 时进 行自检定或定点 标定, 以确保标准表 的准确可靠。 容积法与标 准表法 互补 原理的 优点为: 一 是保 留 了静态容积法的 可靠、稳定、准确度高和标准 表法 效率高、装置无 频繁换 向, 可延长 使用 寿命; 二 是 装置按大小管路 分为两个部分, 五条 工作流程, 它 们可按两种不同 方法单独工作, 相互 间不受影响; 三是可并联使用, 较灵活互易检测, 无需给被 测流 量计配置控制系统。
首先由水泵将水池中的水打入稳压容器, 整个 检测过程的供水都由变频系统控制, 以保证水源压 头的稳定 和能源的节约。其 流程顺序为打开 截止
# 47 #
检定与校准
阀, 水经过上游侧直管段、试验管段( 通常为被测流 量计) 、下游直管段、伸缩器、流量调节阀、换向器, 流
入到标准量器内。工艺控制系统流程示意图如图 1 所示。
式中: Q v 为体积流量 ( m3/ h) ; f 为仪表输出频率; Q 为介质密度; N s为同一计数时间间隔内标准表输出 的脉冲数; N t 为同一计数时间间隔内被检流量计输 出的脉冲数; K n 为同一计数时间间隔内被检流量计 与标准表输出的脉冲数比。
11213 容积法与标准表法互补原理 静态容积法流量标准装 置与标准表法流 量标
215 装置的测控系统 该系统 应用了 T AIWAN - YH 型工控计 算机
作为上位机, 采用 SIMENS- PL C 作为中央控制单 元, 具有控制稳定可靠、组态界面友好、界面功能齐 全、控制方 式设置以及参数设置 简洁方便等优 点。 L SJ- 300 控制系统由检测单元、控制单元和输出单 元三部分组成。 21511 检测单元
大流量 ( min/ L )
01 2
01 5/ 1000
01 333 01 75
70 00
10 00
21 1/ 7000 01 93/ 7000
11 333
01 53/ 7000
2 21 967
1 50 00
30 00
0175/ 15000 0151/ 15000
检定时间 中流量 ( min/ L ) 1/ 1000 01 6/ 1000 2/ 7000 11 05/ 7000 11 5/ 15000 11 01/ 15000
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V / t 计算流量 Q V 。 11212 标准表法工作原理
主要基于流体力 学的连续性方程。标准 表与 被检表串联 在同一 管径 的管道 上, 在流动 稳定 的 情况下, 任何时刻流过两台表的质量流量 Q m 是相
# 48 #
计量技术 20071N o 2
检定与校准
等的。 在检定介质为液体的情况下, 被检流量计的仪
装置建成投运前, 要进行调试检定, 在自检的基 础上, 由国家大流量测试所对该水流量标准装置依
计量技术 20071N o 2
# 49 #
检定与校准
据 JJG164 ) 2000 检定规程进行检测, 主要检测装置 的计时器、标准量器、换向器、流量范围、扩展不确定 度等。 213 变频与稳压容器供水技术
2 关键技术和主要特点
211 标准量器配置 根据选择各管线的流量范围, 较好地解决了流
量配置与平衡的技术 问题, 方法 是优化与兼顾 大、 中、小流量, 本着高效、经济的原则, 确定相应的工作 量器和组合方式, 该装置工作量器的配备如表 1 所 示。
表1
公称 直径 ( mm)
DN80 DN1 00 DN1 50 DN2 00 DN2 50 DN3 00
设标准表的仪表系数为 K s, 则:
Q ms= f s Qs/ K s, Q mt = f t Qt / K t
Q ms= Q m t, f s Qs/ K s= f t Qt / K t
K t = f t Qt K s/ ( f s Qs) = N t Qt K s / ( N s Qs)
若 Qt= Qs, 则 K t= N t K s/ N s = K s K n
5) 采用控制台联动监测, 使标准表法本质上成 为了容积法, 数据取得保证了时间的准确与对应性, 减少了干扰和人为影响, 提高了检测质量, 该技术的 应用也提高了设备的利用率。
6) 检定范围广。可对脉冲信号输出、模拟信号 输出的液体流量计进行检定。
7) 整套装置的工作( 启停泵、检定操作、数据采集、 资料录取、出具检定证等) 全部由计算机控制完成。
整套装置分为 5 条工艺流程, 第一条流程用 4 台 DN50- DN250 标准电磁流量计来检定 DN80DN300 速度式流量计( 电磁、涡轮、涡街) 和水表; 第 二条流程 为 DN80 高 压水 表校验 台 ( 与第 一条 并 联) ; 第三条流程为 DN25- DN50 高压水表校验装 置; 第四条流程为 DN50 高压水表校验装置; 第五条 流程用 3 台 DN4- DN40 的标准 电磁流量计 检定 DN15- DN50 速 度式流量计和 水表。该装置 工艺 结构分开设计与应用, 一方面是为了实现检定工作 的工作量平衡及仪表口径匹配问题; 另一方面是在 检定小口径流量计时还起到降低系统运行功耗的目 的。 112 工作原理 11211 容积法工作原理
2) DN250、DN 300 二条 管线 共用 一组 工作量 器, 其 最大工 作量器 为 15000L , 最 小工作 量器为
3000L ( 量器不 确定度 为 0105% ) , 为水平 布置 形 式。
三条管线一般按每块表检 3 点计算, 共 18 个检 定点, 从表 1 可以看出这 18 个检定点其检定时间在 015~ 5m in 内, 均符合检定规程的要求。
小流量 ( min/ L ) 5/ 1000 3/ 1000 11 33/ 1000 01 75/ 1000 11 5/ 3000 11 01/ 3000
212 采用工作量器的技术指标及不确定度 1) DN80、DN100、DN150、DN200 四条管线共用
一组工作量器, 其最大工作量器为 7000L , 最小工作 量器为 1000L( 量器不确定度为 0105% ) , 布置形式 为电动换管装置。
采用压力、温度 变送 器检 测压 力及温 度和 被 检表的 4~ 20mA 或 1~ 5VDC 信 号, 并将 此信 号 由I/ O接口送至 PL C, 经 PL C 的计算分 析, 其 计算 结果及原始 数据送 至上 位机存 档, 这个过 程的 连 续运行, 即完成 了标 准流量 值和被 测流量 值的 对 比。 21512 控制及输出单元
1 标准装置系统及工作原理
111 系统组成 该系统由静态容积法和标准表法流量标准装置
计量技术 20071N o 2
合并组成。此装置兼顾静态容积法和标准表法的规 范要求, 合并相同的部分并将两种方法有机融合, 系 统中的标准容器与工艺管路均为 S316 不锈钢组成。 检定系统由水源 ( 蓄水池、水泵及电机) 、稳压 系统 ( 稳压罐、变频调速器) 、流量调节系统、电动阀、气动 阀、截止阀、标准表组合装置、换向器、试验管段、计 算机控制系统及数据采集与处理系统和仪表系统等 构成。
我厂水表原检定装置为静态容积法水流量标准 装置, 用人工操作、读数、计算误差和出具检定记录 与证书等, 仅适用于检定 DN80 以下的流量计, 其检 定范围小、效率低、准确度较低且成本高。因企业供 水和注水规模的扩展, 贸易与交接结算及企业生产 控制用流量计量仪表的大量增加, 需离线检定流量 计种类及数量也越来越大, 所以为适应企业生产和 经济发展的需要, 我厂于 2004 年投资近 200 余万元 建成静态容积法、标准表法互补水流量组合标准装 置, 以满足多种类型流量计检定工作的需要。
用变 频调速器调节水流量, 应用工艺组合和测控优化技术 来实现对油田用于清水、注水 系统的电 磁、涡街 流量计等 速度式流量计和其他液体流量仪表进行检定, 具 有操作程控化、采集自动化, 提高了检定的 准确度。同时 解决了多 种类型、多量程仪表的在线检定问题。
关键词 静态容积法; 标准表法; 水流量标准装置应用; 不确定度
最大 ( m3 / min)
2 31 3 33 71 5 131 333
20 291 667
流量范围 最大的 50%
( m3 / min) 1
11 667 31 75 61 667 10 141 834
工作量器选择及检定时间计算表
实际选用工作量器
最小 ( m3/ min)
最大 ( L)
最小 ( L)
检定与校准
LSJ- 300 型静态容积法、标准表法水流量 标准装置应用与分析
韩 伟 任文波 孙立成
( 大庆油田有限责任公司第二采油厂, 大庆 163414)
摘 要 介绍了根据 JJG164- 20005 液体流量标准装 置6、JJG643- 945 标准表 法流量 标准装置6 、JJG198- 94 5 速度式流量计6 所采用的静态容积法、标准表法互补水流 量标准装置的组成, 分析了其 工作原理、运行状 态和该装 置在检定应用中所达到的主要技术指标与不确定度。以 此技术构 成的标 准装置 能模拟 流体的 流动形 态。该系统