水流量标准装置的节能技术改造

芦建芬（大庆油田有限责任公司技术监督中心）

大庆油田油气水计量检定站的水流量标准装置由于投产较早及检定工作量的增加，原有的检定方式已经不适应生产需要，长时间的低效工作浪费了大量的电能来做无用的水循环，决定对原水流量标准装置进行节能技术改造，满足油田生产需求。

1 问题分析

原水流量标准装置存在的主要问题：

1） 水流量标准装置配置5台水泵，功率分别为2台30kW和3台80kW，能够提供较大的流量。在检定各种口径水流量计的中小流量点时，需要较长的检定时间，只能有少部分的流量用来检定，浪费了大量的电能来做无用的水循环。

2）水流量标准装置由于设计投产时间较早，装置的材质不适合大庆地区水质碱性大的特点，计量准确度和检定效率较低，每年需要对装置进行大量的维护工作，造成了人力物力浪费。

3）随着国内水流量计制造技术和制造水平的不断提高，产品的更新速度较快，现有的水流量标准装置在设计工艺和技术水平上已经跟不上新型水流量计的快速发展[1]。

2 节能技术改造

2.1 针对能源浪费进行改造

为30kW水泵和80kW水泵各加装1台变频器，并增加了1台功率为10kW的水泵配合30kW水泵工作，年节电20000kWh。检定同一台水流量计使用30kW水泵与10kW/30kW水泵配合使用的耗电量对比见表1。

表1 30kW水泵与10kW/30kW水泵配合使用的耗电量对比

2.2 针对水质腐蚀性大进行改造

设置单独的蓄水池，将水的碱性中和弱化后用于循环检定，减轻水对装置和水泵的腐蚀，减少每年的维护工作量。因为标准器放空阀悬空正对蓄水池，且蓄水池在地面以下，是实验室最低点，日常工作时难免有些杂质落入蓄水池。在设计蓄水池时设置了两道阻污墙，一道位于池顶，主要拦截密度小于水的油污、泡沫、塑料等；另一道位于池底，拦截密度大于水的石子等，并在水泵进口加装了过滤网。

2.3 针对工作效率低进行改造

1）将原来手动控制的水流量计检定台升级为串联摄像式半自动水流量计检定台，通过电脑控制阀门、表盘图像智能识别读数配合手动控制的形式，既能自动检定也能手动检定，使水流量计的检定由原来的1次检定1台提升至4～5台，大大提高了小口径水流量计的检定效率，节约了大量电能。

2）扩展了15～50mm口径水流量计检定装置，增加了65mm、80mm口径管线，把80mm口径以下水流量计集中到一套装置上检定。使用原来水流量计检定装置中的工作量器，按国家计量检定规程要求，可以满足15～65mm旋翼水流量计和50～80 mm水平螺翼水流量计的检定要求，既能保证检定水流量计的准确度，又利用了原有的大部分设备和工作量器，在检定中小口径水流量计时，不用启动大口径装置和大功率水泵，既节约了电能，又降低了大口径装置的损耗，从而提高水流量计检定中的经济性。

2.4 针对工艺水平落后进行改造

1）水流量标准装置比水流量计检定台的准确度等级高很多，配套设备也更精密，所以制造费用更高。安装设备所需面积大，原有的实验室在合理规划和安置设备的同时，可能还要扩建或改造实验室格局。结合实验室自身条件，咨询了生产商和流量专家，设计了一套尽量节省地上面积的水流量标准装置，前后试验管段集中安装在轮盘上，尽量缩短试验管段，其稳流性能的缺失由以下3种方法来弥补:

◇水泵采用正压法安装，进口低于蓄水池液面，吸入的水不含或较少含气泡，减小气泡对水流态的干扰；

◇水泵出口安装稳压装置，利用装置内空气对水的挤压和内部溢流板的限制，让水可以平稳流入试验管线；

◇试验管线前端加装束流管，最大限度地平稳水流的流态。新的设计方案解决了实验室占地面积大和稳流稳压等问题，同时减少资金的投入和日后修护的费用，少安装了夹表器、换向器、调节阀、截止阀等各种主要易耗易损配件，从根本上降低了后期的维修保养成本。

2）高灵敏度滴水水流量计的检定是一个难点。高灵敏度滴水水流量计量程下限比较小，可以达到2L/h的滴水流量，为水流量计检定台配备最小的玻璃转子流量计的最小刻度为5L/h，不能满足高灵敏度滴水水流量计小流量的检定。为此，在水流量计检定台上增加一套最小刻度1L/h的玻璃转子流量计，并定制了一个1L的工作量器与之配套使用。

3）复式水流量计是由大口径水流量计旁并联1台小口径水流量计组成的，可以根据流量大小的变化，自动切换流体通过其中1台水流量计。这个特性造成检定时很难在停止检定瞬间读到准确的刻度，只有当流体静止时可以轻易同时读取2台表的表盘刻度。改造后的检定复式水流量计装置流程见图1。通过在一套水流量标准装置背压管后、换向器前端安装一个能够快速开闭的气动阀门，达到可以快速开闭截断管线、停止流体流动的目的。不检定复式水流量计时，将气动阀常开即可恢复装置原貌。

图1 改造后的复式水流量计检定装置流程

3 结论

经过对水流量标准装置的自动化和节能化技术改造，仅统计近3年数据，减少用水近5000m3，以工业用水单价4.7元/m3计算，节约水费约23500元；减少用电近2×105kWh，以工业用电单价0.908元/kWh计算，节约电费约18.16万元，对水流量计量检定节能降耗工作的开展具有重要的意义。

[1]段慧明.液体流量标准装置和标准表法流量标准装置[M].北京:中国计量出版社,2004:42-45.