超声波流量计在西部管道工程中的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com仪器仪表与应用石油化工自动化，2009，1：62AUTOMAT10NINPETR0CHEMICAIINDUSTRY超声波流量计在西部管道工程中的应用柯琳，吴兆鹏(中国石油天然气管道工程有限公司仪表自动化室，河北廊坊065000)摘要：以UFM3030型超声波流量计为基础，概括地介绍了时差法超声波流量计的测量原理，分析了影响测量精度的主要因素以及被测管道条件和安装要求，并根据现场应用的实际经验，为得到较满意的应用效果，提出选型及安装的原则。简单地介绍如何认识超声波流量计、如何选择合适的类型

2、，并结合西部原油成品油管道工程的实际应用，探讨使用中应注意事项等一系列问题。关键词：超声波流量计；嵌入式；管道工程中图分类号：TH814·92文献标志码：B文章编号：1007—7324(2009)o卜0062～021引言传播方向与流体流动方向之间的夹角(声道角)。超声波流量计是一种利用超声波脉冲来测量超声波流量计测量的流速是一个直径方向的流体流量的速度式流量仪表，从2O世纪8O年代开平均流速，即线平均流速，而计算流量所需的平始进入中国工业生产和计量领域，并涌现出了大量均流速为流动截止面上的面平均流速，两者之间的新产品，成为

3、新型流量计的主要品种之一。关系决定流速的分布形式。因此流量计算式如式2工作原理(2)所示。按工作原理可分为传播速度差法和多普勒a一法u，因根据多普勒法的产品应用较少，且主要用于多相流体的测量，这里暂不做介绍，主要探讨一式中：q——体积流量；K——平均流速修正系下依据传播速度差法原理测量单相流。传播速度数，K===v／．；——面平均流速；——线平均流差法有时间差法、频率差法和相位差法，文中主要速；D——管道内径。讨论应用较多的时间差法。由式(1)可见，受0角变化的影响，而声道角时间差法是测量超声波流量计在流体中顺流又随流体声

4、速c而变化，C又是流体温度的函数，和逆流传播的时间差的方法，其工作原理如因此，必须对角进行自动补偿。图1所示。在测量时需确定被测管道外径、管道厚度及换能器管道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。3主要特点图1超声波流量计原理与传统的机械和电磁式流量测量仪表相比，超声波流量计具有很多优点。流速方程：一a)超声波流量计可从管道外部进行测量，作式中：—

5、—线平均流速；L——超声波在流体中的传播路径长度(声道长度)；t——超声波从换收稿日期：2008—09—16。能器1到换能器2的顺流传播时间；△——超声作者简介：柯琳(198o一)，女，现在中国石油天然气管道工程波在流体中顺、逆流传播的时间差；超声波有限公司从事仪表自动化设计，任工程师。学兔兔www.xuetutu.com第1期柯琳等．超声波流量计在西部管道工程中的应用为非接触式仪表，该类型仪表无压力损失，不改变a)了解现场测量对象的实际情况及物理特流体的流动状态，对原有的管道无需做任何加工即性，这是选型的前提。可测量。b

6、)信号处理单元应适于在户外和爆炸危险性b)超声波流量计的输出信号与被测流体流量场所安装，其防爆、防护等级应符合现场要求。成线性关系。c)换能器前后要有足够长的直管段，以确保O)测量结果不受被测流体的黏度、电导率的流体所需的流速分布，一般情况下要求前直管段影响，可测非导电性液体(或气体)。10D以上，后直管段5D以上，而且上游30D内不d)在大口径大流量测量中，其造价基本上与能安装泵、阀等扰动设备。换能器安装在倾斜和水管径的大小无关，节约能耗。而其他流量计随着管平管道上时，不要装在上部或底部，以避免管道内径的增大，制造成本会

7、大幅度增加。的气体或杂质进入测量声道。换能器的安装要使e)更适用于恶劣条件下的被测对象(高压、高超声波传播路径通过管道中心。黏度、强腐蚀、易挥发、易爆、放射性介质等)，因检d)针对测量对象是气体或液体进行换能器的测件无需与之接触，带来了很大的好处和便利。选型，一般气体用换能器的频率较低(100～当然，每种产品也有不足之处，外夹式超声波300kHz)，液体用换能器的频率较高(1～5MHz)。流量计，其检测元件维修更换比较方便，无需断流在西部原油成品油管线所使用产品为管道嵌进行，不对生产运行产生影响，但因其在管道外测入式，与工

8、艺管道采用焊接安装方式。与传统的法量，且声道数较少，所以其精度要比管道嵌入式的兰安装方式相比，焊接方式减少了泄露点，更进一要低；如果是管道嵌入式超声波流量计相对来说维步地提高了精度。传感器的所有外部零件采用适修和更换就比较麻烦，但目前产品可做到三声道、合所处环境中使用的抗腐蚀(聚酯)涂层进行保护。四声道