质量流量计在海洋石油平台化学药剂系统中的应

质量流量计在海洋石油平台化学药剂系统中的应用前景展望

本文重点阐述了质量流量计在海洋石油平台的化学药剂系统中应用的优势。简要介绍了质量流量计的工作原理。详细分析了目前造成化学药剂过量注入的主要原因以及后果，从经济性可靠性等方面论证了在化学药剂系统中应用质量流量计的解决方案。

流量计是海洋石油平台过程控制系统中的重要组成部分。只有在仪表选型的过程中根据不同的工况选择适合的流量计才能达到良好的测量效果。对于海洋石油平台的化学药剂注入系统，其被测流体成分复杂，流量小，粘度高，为其选择合适的流量测量仪表是设计工作的一个难点。以往人们对化学药剂的计量应用***为广泛的是转子流量计，但是其相对较低的测量精度以及固有缺陷往往会导致化学药剂的过量注入。在当前低油价的环境下，对于成本的控制是极为重要的，长期大规模的化学药剂过注入会带来不必要的生产成本，所以我们迫切地需要对化学药剂的注入量进行更加的测控。目前小型化的质量流量计在这一方面有着诸多优势，它的应用能够改善化学药剂过量注入的情况，从而降低成本提高经济效益。

1 研究背景

化学药剂系统是海洋石油平台整个工艺流程的重要组成。其作用是利用多种药剂的化学特性使相应工艺流程的处理效率得以提高，也对平台的设备管道起到保护的作用。例如破乳剂、防腐剂、防蜡剂、防阻剂、防海生物化学药剂等都是平台生产过程中所长用的化学药剂。

值得注意的是在平台设计以及平台生产运营的过程中人们往往忽视了对于化学药剂的计量，以往平台化学药剂的这部分开支并不被重视，但是在当前低油价的情况下，高度的化学注入系统将会为我们极大的节约生产成本从而提高经济效益。以某平台为例，全年平均化学药剂用量如下表所示。

据评估在整个平台全年的生产运营成本中约有 6%-10% 被用于化学药剂以及成产流程中水合物的防治。所以对于生产而言这笔开支是不容忽视的。由于对药剂注入量的测量精度差，会导致过量注入和注入不足的现象。过量注入会导致不必要的开支，使生产成本上升，据估计以目前常用的低精度计量方式许多平台的药剂过注入量约高于际需求量的20%甚至更高。由于药剂过量注入所导致的生产成本上升如下图 1 所示。

目前转子流量计是化学药剂系统中***长用的流量测量仪表。转子流量子的优点是其结构简单可靠，便于现场安装，对于流量计前后直管段没有要求，而且量程大耐化学腐蚀，压损小，适合微小流量测量。但是转子流量计的工作原理决定了其测量精度相对较低，这也是导致目前化学药剂系统普遍存在过量注入的一个直接原因，所以要从根本上解决这一问题就需要为化学药剂系统配置更同时具有更高性价比的流量测量仪表，而小流量质量流量计恰恰可以满足这一需求。

2 质量流量计的工作原理

1835 年一位名叫科里奥利的法国数学家在研究中发现在旋转体系中作直线运动的物体会受到一个力的作用，这个力就是科里奥利力，它使得位于旋转体上的可运动物体获得了一个垂直于其运动方向的加速度。其原理如下图所示。

假设流体质量为 ，在管道中以速度 匀速运动，管道围绕 轴匀速转动角速度为 ，那么该指点所受加速度可分解为两个加速度分量，分别是法向加速度 ，切向加速度 （即科里奥利加速度）。产生该加速度所需要的力的值为 ，对于流体而言这个力来自于管道的内壁，这个力的反作用力即为流体对于管道产生的科里奥利力 。