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  技术文章
手持式流量计实际测量也要注意方式方法
2012-2-20 9:40:06

如何准确掌握好便携式 超声波流量计的使用。其实在实际使用中,不少用户由于对便携式超声波 流量计的使用要点掌握不好,测量效果不够理想,因而对便携式超声波流量计产生质疑。怎样才能准确使用便携式超声波流量计,使之能更好的服务于油田计量是计量工作人员需研究探讨的课题。但通过多年对便携式超声波流量计检定结论进行统计发现:便携式超声波流量计的技术指标与其它速度式流量计基本相同,电磁流量计而且当流速足够大时其线性还优于其它流量计。那么为什么在实际使用时会出现便携式超声波流量计测量不准的问题呢?   便携式超声波流量计具有安装快捷、使用灵活的特点,但在使用时必须掌握准确方法。通过多年对现场操作经验的总结,发现使用便携式超声波流量计易忽视的问题,分析产生该问题的原因并提出了解决问题的办法。目前在油田的许多单位都使用便携式超声波流量计,其用途就是作为“标准表”进行核查使用,过程信号校验仪即用来比对和测试在线流量计的准确性,或单井配量注水时使用。   由于超声波流量计的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响,又可制成非接触及便携式测量仪表,故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放在电路板边缘;尽可能降低时钟频率等等。   但是也有些传统的抗干扰措施不可能应用于便携式仪器。比如对付高频辐射干扰最有效的办法就是在外壳加屏蔽罩,这种措施一方面增加了体积和重量,另一方面对于有些需要与外界接触的仪器是不适用的。替代的方法是在外壳喷涂导电材料。再如,如果受板上空间的,不能将输入的模拟信号充分滤波,则必须用软件滤波。多数的连接元件与电缆相连,这样就为EM

 便携式超声波流量计实际测量管道参数也要注意方式方法的合理性,过程信号校验仪测量用的量具和仪器要经过校准.测量管道外径要注意管道外防护层以及外表层的锈蚀脏污对测量可能造成的影响.   在小管上使用便携式超声波流量计进行流量测量时,管道内径输入不准确所引起的误差更是不容忽视,例如:内径测量的绝对误差同样是1毫米,那么对DN1000管线来说其内径相对误差为0.1%;而对DN100管线来说其内径相对误差为1.0%.而流量是与内径的平方(管道内径面积)成正比的,同样是1毫米的内径测量误差对DN1000管线所带来的流量测量误差仅有约0.3%,而对于DN100管线所带来的流量测量误差却有约3%,可见便携式超声波流量计使用管线口径越大测量越容易准确,管线口径越小,测量越难把握.所以有人推荐便携式超声波流量计最好在DN300以上管线使用是有一定道理的.   探头的安装距离是必须准确保证的重要测量参数,一些用户为了保证找到最佳信号强度,直探头,用移动一个探头的方式找信号,往往是信号有了探头的安装距离不对了,顾此失彼.正确的方法是:要平行移动两个探头,在保证探头的安装距离符合要求的前提下去找最佳安装点,在信号找好后一定要用实测的方法确认探头的安装距离准确无误.   管道衬里对测量的影响也是很大的,一些老管线采用水泥砂浆衬里防腐,在测量时如果忽略了它的存在,将会产生很大的误差,因为水泥砂浆衬里厚度一般都不是一个可以忽略的数字,加上其表面粗燥易附着泥砂,易成片脱落,都可能给测量带来很大的影响.在测量时,如果没有输入衬里参数,按正常操作就是找不到信号时,就应该考虑可能管道是有衬里的.   超声波流量计是一种优秀的流量仪表,它给我们带来的测量流量的方便性和经济性是别的流量计无法比拟的,我们不要因为自己的粗心误解了它,实践证明,在使用超声波流量计测量流量时出现的绝大多数问题都是由人为因素造成的,超声波流量计已经为我们承担了很多责任,它是我们值得信赖的好朋友


 
便携式超声波流量计当在线流量计的数据突然发生变化时,很难判定是工艺上的原因还是流量计本身的故障所致。以往多采用将流量计拆回标定、现场安装备用流量计的方法来确定原因所在,这不仅影响了生产,而且极大地增大了维护的工作量。为解决这个问题,当对在线流量计产生疑问时,可采用便携式超声波流量计对在线流量计进行现场比对,以确定在线流量计本身是否存在故障。
    1 测量原理,超声波测量封闭管道流量的方法根据检测原理可分为多种,主要有时差法、多普勒法和声束偏移法。多普勒法主要用于测量气液两相流体或气固两相流体,而声束偏移法利用超声波在流体中传播时因流体流动而产生的偏移程度来反映流速或流量值。便携式超声波流量计采用的是时差法进行测量,声波在流体中传播,顺流方向声波传播速度会增大,逆流方向则减小,同一传播距离就有不同的传播时间,利用传播时间之差与被测流体流速之间的关系可求取流体流速,计算出流体流量。顺流方向流体流经2个换能器之间的时间;逆流方向时间二者时间差(相对于c来说,v可以忽略不计,故c2-v2≈c2)则流体的流速.流体的体积流量. 因此,c和D已知时,测出时差Δt,便可求出qv。便携式超声波流量计是将换能器用夹装件固定在测量管道的外壁上,无需管道断流,安装简单、使用方便。测量时,晶体发出的声波通过声楔、耦合剂、管道壁、衬里等物件传到被测流体。  在测量时需确定被测管道外径、管道厚度及衬里厚度以计算管道流通截面积,确定管道材质、衬里材质、流体名称和流体黏度以计算超声波的传播速度,还需确定换能器的安装方式以计算超声波的传播长度。当以上这些数据输入到流量计的主机后,主机可以精确地计算出换能器的安装距离。 2 安装方法.换能器常见的3种安装方式为Z法、V法、W法, 通常情况下,管径小于300mm时,采用V法安装,管径大于200mm或接收到的信号较弱时,宜采用Z法安装。对于既可以用V法安装又可以用Z法安装的换能器,尽量选用Z法。实践表明,Z法安装的换能器超声波信号强度高,测量的稳定性也好。当管道直径非常小,在DN80以下时,可采用W法,但此种测量方法超声波经多次反射,接收到的信号非常弱,而且对安装的要求也很高,建议尽量不要采用此方法。

 

   便携式超声波流量计安装换能器时,管道外表面应去除保温层、去漆,锈迹应砂平,涂匀耦合剂,不能有空隙,否则声波会在固、气界面上发生折射,无法传到被测流体。换能器前后要有足够长的直管段,以确保流体所需的流速分布,一般情况下要求前直管段10D以上,后直管段5D以上,而且上游30D内不能装泵、阀等扰动设备。换能器安装在倾斜和水平管道上时,不要装在上部或底部,以免管道内的气体或杂质进入测量声道。换能器的安装要使超声波传播途径通过管道中心[2]。3 测量精度.将便携式超声波流量计安装在水流量标定装置不同管径的管道上,对其进行实流测试,由测试数据可以看出,便携式超声波流量计的测量精度可达1.5级。当在现场安装使用时,因受现场条件、介质状态、管道数据及安装的影响,测量精度略有降低,但测量误差不应超过其实际流量的士5%,因此,使用便携式超声波流量计对在线流量计进行在线比对是完全可行的。4 在线测量中易出现的问题及对策.如果便携式超声波流量计安装启动后,出现输出时有时无,且误差大的现象,有以下几种可能。(1)换能器的安装距离不对。此时需检查换能器的安装距离与主机计算出的数据是否一致,轻微调整换能器的安装位置与距离,提高信号强度。(2)仪表设定的管径、衬里、流体等参数有误。此时需要对参数重新进行核实。(3)换能器的安装位置不对。换能器安装时应避开管道的焊缝及连接处,也不能装在倾斜或水平管道的上部或底部,上部有可能流体不满管,底部则有可能有杂质或泥沙。(4)流体中气泡太多。此种情况下排除气体即可得到稳定的信号。(5)管道内部有结垢,凹凸不平。此时可以用手锤击打测量点的管壁,如果接收到的信号强度不断上升,则说明是管道内壁结垢太厚引起的,可继续击打测量点,使接收的信号达到要求为止。(6)附近有泵或有无线电波干扰。换能器的安装需避开这些位置。

  

    便携式超声波流量计可以看出,便携式超声波流量计在实际应用中具有不可替代的优势:可实现不断流测量,设备体积小,便于携带,安装方便;外卡式探头,不干扰流场,无压力损失;仪表无可动及易损部件,稳定性好;适用范围广,可用于各种类型流量计的在线比对;适应性强,可用于不同管径的比对;标准表价格基本与所测管径无关,性价比高。但便携式超声波流量计受其自身测量方式的限制,测量精度受到很多外界因素的影响,在实际应用中也存在着一些不足之处。(1)要求用户确定管道条件,包括管道材质、确切的管道外径、壁厚、衬里材质和厚度等,当管道条件不确定时,会降低测量准确度。(2)对管道内壁要求较高,不能有腐蚀、结垢、结晶等现象,锈蚀会改变超声波传播路径,衬里与内管壁剥离的管道有气体会严重衰减超声波信号,衬里或结垢太厚的管道也会带来较大的流量误差。(3)人为因素对测量的影响较大,对操作人员要求很高。(4)便携式超声波流量计的精度相对低一些,不能用作流量计标定,只可提供在线流量计的参考数据。(5)主要用来测量洁净的流体和杂质含量不高(杂质含量小于10g/L,粒径小于1mm)的均匀流体,而不能用来测量气体流量,因为管道和被测气体的密度相差太大,声波在管道壁中的传播速度远大于气体中的传播速度,声波经过管壁折射后已无法满足测量要求。