延长称重式翻斗流量计维护周期

8 6月 by admin

延长称重式翻斗流量计维护周期

   沈阳油田是我国最大的高凝油生产基地,为了高计量的准确性,采用称重式翻斗流量计取代了原有的手动玻璃管量油方式,但是近年来由于液压缓冲机构失灵导致翻斗流量计故障率较高,改为电磁缓冲机构后,高了缓冲装置的可靠性,延长了翻斗流量计的维修周期,有效节约了生产成本。 
  关键词称重式 流量计 液压缓冲 电磁缓冲 
  一、存在问题 
  沈阳油田是我国最大的高凝油生产基地,为从根本上减轻操作员工劳动强度,高原油计量的准确性,29年对24套量油系统进行了改造,利用称重式翻斗流量计取代了原有的手动玻璃管量油方式,员工通过电脑程序向翻斗流量计发出量油指令,通过计量罐量油通道切换,对指定油井产液进行计量,电脑程序根据翻斗在限定时间内翻转次数进行液量拟合,最终得出全天的产液量1。该设备能够准确地对油井液量进行计量,有效地降低了员工劳动强度,但是经过4年多的运行,翻斗流量计平均维修周期呈逐年下降趋势,从29年的19天下降至212年的122天。由于频繁维修,无法实现油井的连续准确计量,不仅影响油井生产参数的准确录取,也给成本控制带来一定压力。 
  二、原因分析 
  对现场使用的24套翻斗流量计常见问题进行了调查,将影响计量准确和使用寿命的不利因素进行综合分析,发现液压缓冲机构失灵达到了43次,占到了总次数的89.2%。液压缓冲机构由传动轴、油缸连杆、活塞连杆、缓冲油缸、液压油等组成,在计量过程中,翻斗引轴随翻斗做9°摆动,经过拨叉将运动传递给液压缓冲器,通过活塞连杆带动活塞在装有液压油的液压油缸中运动,利用流体小孔阻尼效应,实现机械效果的减振缓冲作用2。由于液压缓冲机构位于翻斗计量器罐体外部,环境对其影响较大,夏季液压油高温变质,失去缓冲作用,导致液压缸内活塞速度过快,当活塞运动到液压缸两端时,与端部发生较大的机械冲击,产生较大噪音,严重时会造成有关机件损坏,冬季液压油冷凝,造成缓冲连杆运动缓慢或弯曲,失去了缓冲效果。 
  三、研究内容 
  由于翻斗计量器安置在露天场所,工作环境恶劣,翻斗频繁翻转,同时需借助精密电子元件进行数据记录、传送,所以新缓冲装置需满足以下几方面的求一是能够在不影响精度的情况下,最大限度减少冲击力;二是缓冲效率高,能够在翻斗翻转的较短行程内达到理想缓冲效果;三是不需经常更换;四是受外界环境的影响较小。为满足这些求,对缓冲方式进行了深入的研究,目前主存在两种缓冲方式,一种是恒定转矩缓冲,另一种是变转矩缓冲。如果采用恒定转矩缓冲,当恒定转矩过大时,在翻转初期,由于力矩大,会阻碍翻斗正常运转,增大计量误差,当恒定力矩过小时,在翻转后期,由于力矩小,无法供足够缓冲,所以恒定转矩缓冲不符合求,应该采取变转矩缓冲方式3。 
  发电机产生的电磁转矩随着转速变化而变化,翻斗刚开始翻转时,转速很低,而发电机供的转矩也很小,基本上不影响翻斗翻转速度,当翻斗翻转到一定角度附近时,它的转速增大,此时发电机供的转矩会随之增大,能够抑制翻斗的机械惯性以达到减小对框架的冲击,且不影响计量的准确性4。由于称重式翻斗计量器的翻转行程较短且翻转速度较低,想使电磁缓冲器在短行程、低速度下获得更大的电磁转矩,就选择轴向发电机,因为与径向发电机相比,轴向发电机的转矩密度高2%左右,所以效率更加突出,决定将轴向发电机作为新的电磁缓冲装置。 
  为了确保装置的可靠性,首先进行了室内试验。将电磁缓冲器固定于称重式量油器的外壁,转子与拨叉同轴连接,转子内嵌永磁体,当拨叉随翻斗引轴运动时,由于转子与拨叉同轴相连,所以转子也会同方向运动,从而产生转动的磁场,此时定子绕组做切割磁感线运动,产生于转子转动方向相反的电磁扭矩,减缓转子的转动速度,供缓冲作用;对翻斗翻转速度曲线进行再次监测,发现由于翻斗自身的翻转速度较慢,所以电磁缓冲器供的电磁转矩较小,翻斗末端速度仍然很大,无法满足生产需。为解决这个问题,利用变速齿轮组来增加电磁缓冲器的转子速度,出了传动比为12的方案,安装后,对翻转曲线进行测试,缓冲效果较为理想,进行计量对比试验后发现误差较小,证明该传动比的变速此轮组能够满足生产需。 
  四、应用情况 
  对电磁缓冲器进行改进后,213年1月在沈9计的翻斗计量器进行了现场实施,该流量计连续使用182天,未发生故障维修,且现场测定的翻斗翻转速度变化曲线与室内试验基本一致,达到了设计的求。陆续对其它23台翻斗计量器进行了改进,截止214年2月,平均维修周期达到了198天,维修周期延长了62.3%,每年节约成本92.7万元。 
  五、结论及建议 
  通过改进翻斗计量器的缓冲方式解决了称重过程中内部机构机械冲击较大的问题,高了缓冲装置的可靠性,延长了维修周期,有效节约了生产成本,同时降低了员工的劳动强度,高了计量的准确性。 
  但是,电磁缓冲装置在运转过程中会产生电能,由于内径处导线密集不利于局部散热,会引起绕组局部过热,需外接能耗电阻消耗产生的电能,以确保设备的长期、平稳运转。 
  参考文献 
  1文长明,巩利.基于翻斗流量计自动秤重的油气分离系统J.石油仪器,26,(6)17-18. 
  2范世通.电磁缓冲称重式油井计量技术J.自动化技术与应用,212,(8)59-6. 
  3李领录.质量流量计在油品计量中的应用J.上海计量测试,23,3(4)2-14. 
  4丁亚军.缓冲式油井自动化计量装置J.钻采工艺,29,(4)11-111.