【本文主要內(nèi)容】：基于加拿大某油砂項(xiàng)目進(jìn)行了研究。該項(xiàng)目在采集油砂的過程中使用蒸汽輔助重力驅(qū)油技術(shù)，因此在蒸汽管線上選用渦街流量計(jì)作為流量監(jiān)測(cè)與測(cè)量的設(shè)備。本文闡述了渦街流量計(jì)的工作原理、工作特點(diǎn)、設(shè)計(jì)工況、安裝要求等。
在海洋石油平臺(tái)的工藝測(cè)量中，需要被測(cè)量的流體介質(zhì)多種多樣，包括原油、柴油、天然氣、海水、淡水、蒸汽等。不同的測(cè)量流體的特性、管徑、流量范圍、流體的穩(wěn)定性都對(duì)測(cè)量結(jié)果有著重要影響。本文基于加拿大某油砂項(xiàng)目的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行研究。油砂在開采過程中采取的是SAGD技術(shù)即蒸汽輔助重力驅(qū)油技術(shù)，該技術(shù)是在油砂礦層里鉆兩個(gè)水平井，一個(gè)位于油砂礦底部，另一個(gè)位于其上部的蒸汽注入井，加熱油砂層以降低稠油的黏度，流入下面底部的井，再用泵送至地面進(jìn)一步處理。本文研究蒸汽注入管線上的渦街流量計(jì)在該種工況下的選型以及在安裝使用過程中如何應(yīng)用。在海洋石油平臺(tái)的設(shè)計(jì)過程中，蒸汽管線是較少遇到的。因此，這種高溫蒸汽管線與海洋石油平臺(tái)各個(gè)工藝管線上儀表的選型和安裝存在著一定的差異。
1 概述
1.1 工作原理
渦街流量計(jì)是在流體中安放一根（或多根）非流線型組流體，流體在阻流體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則的漩渦，在一定的流量范圍內(nèi)漩渦分離頻率正比于管道內(nèi)的平均流速，通過采用各種形式的檢測(cè)元件測(cè)出漩渦頻率就可推算出流體的流量。
1.2 工作特點(diǎn)
①渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，安裝維護(hù)方便；②適用于多種流體，如液體、氣體、蒸汽等；③與差壓式、轉(zhuǎn)子流量計(jì)相比，精確度較高；④壓損��；⑤輸出與流量成正比的脈沖信號(hào)，適用于總量計(jì)量，無零點(diǎn)漂移；⑥不適用于強(qiáng)震動(dòng)場(chǎng)所；⑦不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量，在高黏度、低流速、小口徑情況下的應(yīng)用受到限制。
1.3 技術(shù)要求
在高精度和寬調(diào)整要求的場(chǎng)合不適宜選擇渦街流量計(jì)。渦街流量計(jì)通常用于氣體/蒸汽應(yīng)用和任何相對(duì)清潔、低黏度、非磨蝕性的流體。若被測(cè)流量為兩相狀態(tài)，不得選用渦街流量計(jì)。渦街流量計(jì)不適用于流量計(jì)算結(jié)果雷諾數(shù)小于20000的黏性液體以及雷諾數(shù)小于50000的黏性氣體/蒸汽。渦街流量計(jì)不應(yīng)用于夾帶固體顆粒的工藝系統(tǒng)。渦街流量計(jì)應(yīng)按廠家的結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝。除非廠家有特殊說明，否則渦街流量計(jì)的安裝應(yīng)至少須遵循上游直管段20倍的管線直徑，下游直管段5倍的管線直徑。渦街流量計(jì)一般都在廠家進(jìn)行校準(zhǔn)，但仍需要定期檢查。檢查時(shí)，如果工藝系統(tǒng)不能關(guān)閉，那么應(yīng)該安裝合適的旁路隔離閥和管道以便于后期的檢查和維護(hù)。
2 設(shè)計(jì)工況
2.1 工藝介質(zhì)及參數(shù)
該項(xiàng)目所處地區(qū)的環(huán)境溫度為-41℃至35℃，本文研究的渦街流量計(jì)用于高壓蒸汽管線，測(cè)量的介質(zhì)是蒸汽，非常大壓力為6000kPa•g，非常大流量為20833kg/h，蒸汽非常高溫度為277℃。
2.2 蒸汽管線的選型及參數(shù)
蒸汽管線選用碳鋼材質(zhì)，管線的設(shè)計(jì)壓力為7830kPa•g，管線的設(shè)計(jì)溫度為295℃，由于該項(xiàng)目的環(huán)境溫度較低，因此需要對(duì)該系統(tǒng)的管線做保溫處理。
3 渦街流量計(jì)的安裝
渦街流量計(jì)在安裝時(shí)應(yīng)參考ISO圖、典型安裝圖、3D模型，安裝步驟及方式應(yīng)與廠家的操作指南一致。
3.1 安裝要求
渦街流量計(jì)不宜安裝在測(cè)量液體容易發(fā)生汽化的位置，也不適宜安裝在振動(dòng)的管道上。潔凈氣體、蒸汽和液體的大中流量，可以選用渦街流量計(jì)。低速流體及黏度大的液體測(cè)量，不適宜選用渦街流量計(jì)。對(duì)直管段的要求：上游為15~50D（D為管線直徑）；上游加整流器時(shí)，上游不小于10D，下游至少為5D。
3.2 垂直安裝
渦街流量計(jì)在安裝時(shí)，工藝管線的設(shè)計(jì)應(yīng)保證儀表主體內(nèi)介質(zhì)要保持充滿，不能有空氣殘留。一般情況下，在不影響精度的情況下，渦街流量計(jì)可以在任何方向安裝，但是要滿足以下要求。渦街流量計(jì)垂直管線上安裝時(shí)，測(cè)量不同的介質(zhì)的渦街流量計(jì)的安裝方向不同。如圖1所示。
3.3 水平安裝
對(duì)于蒸汽和固體含量少的流體，建議將流量計(jì)與電子設(shè)備安裝在管道的一側(cè)。這將使?jié)撛诘臏y(cè)量誤差為非常小，允許冷凝物或固體在不中斷漩渦的情況下在出料桿下流動(dòng)。
對(duì)于水平安裝，非常優(yōu)朝向是把電子裝置安裝在管道的側(cè)面。在液體應(yīng)用中，這種安裝方式能夠避免進(jìn)入空氣或者是固體沖擊漩渦發(fā)生器以及干擾發(fā)生體的頻率。在氣體或蒸汽管線的應(yīng)用中，這種安裝方式能夠避免冷凝液體干擾漩渦發(fā)生器及其頻率，如圖2所示。
3.4 蒸汽管線
渦街流量計(jì)安裝在蒸汽管線上，其渦街流量計(jì)所在的管線不能設(shè)計(jì)圖3所示的S型，因?yàn)檫@種設(shè)計(jì)形式容易引起凝液返流到渦街流量計(jì)中，進(jìn)而引起儀表設(shè)備的損壞。
3.5 搬運(yùn)及檢查
渦街流量計(jì)包括本體及變送器兩部分，渦街流量計(jì)在搬運(yùn)過程中應(yīng)小心進(jìn)行，不能用手直接托住變送器的位置進(jìn)行搬運(yùn)。應(yīng)仔細(xì)核查渦街流量計(jì)所帶的附件并進(jìn)行核對(duì)，對(duì)于渦街流量計(jì)本體的溫度探測(cè)不能進(jìn)行拆卸，對(duì)溫度探測(cè)的探針部分的保護(hù)套要等到現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)才能摘下，以免損傷探針。
3.6 安裝方向
渦街流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，要求安裝方向?yàn)椋汗芫�的介質(zhì)流向與渦街流量計(jì)本體所示流量方向一致。變送器的安裝方向應(yīng)90°或270°安裝，如圖4所示。
3.7 法蘭安裝
渦街流量計(jì)調(diào)整好方向后進(jìn)行法蘭對(duì)接安裝，安裝時(shí)選擇合適等級(jí)的法蘭墊片及螺栓，并按照廠家的指導(dǎo)作業(yè)書進(jìn)行安裝。
3.8 溫度探測(cè)傳感器安裝
渦街流量計(jì)本體安裝完成后，將溫度傳感器探針的保護(hù)裝置摘除，并把溫度傳感器的探針插到流量計(jì)本體底部的孔中。用手?jǐn)Q緊后，再按照廠家的要求進(jìn)行安裝。如圖5所示。
4 電氣連接
渦街流量計(jì)工藝安裝完成后，需要連接變送器部分。渦街流量計(jì)變送器的電氣接口一般為1/2NPT。變送器的電氣接口方向不應(yīng)朝上，避免液體或者雜質(zhì)殘留。變送器的接線應(yīng)按照設(shè)計(jì)的端子圖的要求進(jìn)行接線，具體接線步驟如圖6所示。
5 總結(jié)
由于
渦街流量計(jì)自身的特點(diǎn)，因此在海上平臺(tái)的設(shè)計(jì)安裝中應(yīng)用較少。本文主要根據(jù)油砂項(xiàng)目中遇到的渦街流量計(jì)，針對(duì)此種工況下如何進(jìn)行安裝進(jìn)行闡述及論證，并可對(duì)今后相同工況及類似工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的項(xiàng)目提供參考。
