摘要：针对化学药剂系统的特点，从各个方面综合比较各种流量计的优缺点，进行筛选北较，研究完成了用于小流量、高粘度、高压力药剂测量用的流量计选型解决方象，为日后的相关设计工作提供了指导。

关键词：小流量；高粘度；高压力；化学药剂；质量流量计

在海洋平台的各种流量计的选型设计中，由于化学药剂系统中的特殊工况（介质流量范围小、粘度高，管道尺寸小），使得对流量仪表的选型有些局限性。而近年来，随着高压气田项目的增多，高压力的化学药剂注入，给流量计的选型带来了更大的挑战。在我国南海某高压气田项目中，设计人员针对化学药剂系统的特点，从各个方面综合比较各种流量计的优缺点，进行筛选比较，研究完成了用于小流量、高粘度、高压力药剂测量的流量计解决方案，为类似的相关设计提供了指导。

1流量计选型中存在的问题

在海洋平台的各种流量计量设计过程中，化学药剂中的油性药剂通常以其小流量、高粘度的计量要求给设计者带来选型上的困难。例如某高压气田项目设计过程中，化学药剂在AMB~43℃的操作温度下，粘度高达300cP，流量只有0.4~2.2L/h，压力却达到了13500kPaG

对于项目的工况，要求流量计能够满足小流量、高压力、高粘度介质的测量，并且测量需要有较高的精度，不仅如此，管道尺寸小于1”，材质要求较高。海洋平台上常规应用的金属转子流量计无法测量如此高粘度的化学药剂，并且流量范围要求超出了金属转子流量计的测量范围，也无法满足计量精度的要求。

2流量计选型方案分析

为了解决化学药剂系统流量计选型的困难，此次综合比较了各个厂家的科氏质量流量计、容积流量计、转子流量计的优缺点，针对各种化学药剂注入的工况，确定了化学药剂系统流量计选型的解决方案。为以后项目的设计和选型提供参考，很好的解决了化学药剂系统流量计选型的难题。

从表1中可以看出：金属转子流量计适用于较小流量，低粘度、高压力药剂的测量。

表1流量计参数对比

最小1，孔/6最小最小0.2L/h精度

科氏质量流量计和小流量容积流量计都能够满足要求小流量、高粘度、高压力的测量要求，并且两种流量计都具有较高的测量精度。从对比可知，质量流量计可测量更低的流量，而小容积式流量计可以适用更高的压力等级。

从操作维修的角度来说，质量流量计测量元件结构简单，维护量少，而容积式流量计可动部件较多，维修工作量较大。

在同等的工况条件下，微小管径质量流量计比小容积式流量计具有更好的经济性。

3科式质量流量计原理及特点

科式质量流量计是基于科里奥利力的原理设计的。质量流量计是根据牛顿第二定律：质量×加速度（F=ma）=力，当质量为m的质点以速度V在对P轴作角速度ω旋转的管道内移动时，质点感受2个不同方向的加速度和力。

（1）向心加速度α_r，即为法向加速度，α_r=ω_r，其方向朝向P轴：

（2）切向角速度α_t，也就是科里奥利加速度，α_t=2ωV，科里奥利加速度α_t方向与法向加速度α_r方向垂直。由于复合运动，在质点的α_t方向上作用着科里奥利力 F_c=2ωVm，而管道对质点作用着一个反向力-F_c=-2ωVm。

以恒定速度V通过旋转的管道中的密度为ρ的流体，任何一段长度△L的管道都将受到一个为△F_c的切向科里奥利力，即为：

△F_c=2ωVA△L   （1）

式中：A一管道内部的流通截面积。

由于存在关系式，质量流量等于ρVA，即：

mq=ρVA        （2）

将（2）代入（1）式中，得

△F_c=2ωqm△L  （3）

根据上述关系式（3），由此得出：直接或间接测量在旋转管中流动流体所产生的科里奥利力就可以测得流体的质量流量。这就是科式质量流量计的原理。

科式质量流量计的主要特点为：

（1）测量性能不受介质粘度的影响，避免了因介质粘度过高而影响仪表测量值的问题。被广泛的应用于石油化工产品、各种防腐药剂、催化剂、原油、油脂等介质的计量中。

（2）测量值不受管道内流体的影响，安装时无上、下游直管段长度的要求。

（3）能够测量小流量范围的介质，流量范围在1~550L/h时不会影响测量精度，从而解决了小流量测量的盲区。

（4）测量精度高±1%，重复性±0.025%。在海上平台上使用的化学药剂价格昂贵，选择高精度的计量仪表可以带来更好的经济效益。

（5）适用于小管径流量的测量，满足注入系统小尺寸的要求。

（6）智能仪表能够提供远传的4~20mA+HART信号，能提供高、低流量的报警值，介质的密度、温度。并且流量计本身具有各种自诊断功能，提高了流量计的可靠性。

（7）LCD现场显示屏能够就地显示测量值，精确地显示瞬时流量和累计流量，具有复位功能，现场操作维护人员能够简便直观地对生产工艺工况进行了解。

（8）无可动部件，管道内无障碍物，测量元件结构简单，维护操作量小。

（9）价格适中，相比容积式流量计具有更好的经济性。

4结束语

通过对比几种流量计的参数和特点，最终选用了微小管径科氏质量流量计用于测量小流量、高粘度、高压力药剂，在兼顾可用性、操作性和维修方便等优点的同时，具有更好的经济性，为类似工作提供参考。