超声波流量计在西部管道工程中的应用 3页

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，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：——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。\n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)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。四声道甚至更多声道数，所以产品的精度会比较UFM3O3OK采用三声道弦状布置测量方式，高。另外，因为超声波流量计安装要求其前后直管为宽波束传感器，声波在液体中的传送速度为段有比较大的限制(前10D后5D)，这样会造成计350～2000m／s。能实现全雷诺数范围的动态流量精度级产品用于贸易交接，尤其是组装成橇时，态补偿，能补偿如介质温度、密度、黏度等变化引起橇的体积会比较大，造价成本和运输成本都会的误差，超声波探头采用固定在测量管件上的专利较高。技术，并具有动态增益补偿功能，能克服如固体颗4在西部原油成品油管道工程中的应用粒、气泡、旋涡、结垢、结蜡引起的干扰，从而保证了西部原油成品油管道起始于新疆维吾尔自治流量测量高精度、高稳定性和高重复性，在流速大区乌鲁木齐市，沿线经过新疆、甘肃两省，管线终点于等于0．5m／s时，测量流量的精度可以达到位于兰州市西固区。西部管道工程包括两部分，即±0．3，在流速不大于0．5m／s且不小于0．3m／s成品油管道工程和原油管道工程，成品油管道干线时，精度可以达到±0．5。和原油管道干线同沟敷设。该型号超声波流量传感器和信号处理单元(流西部管道工程的特点是油品来源较多，油品复量变送器)可以在室外露天安装，并处于爆炸危险杂，而且成品油采用顺序输送的方式，选用场所区域内，其防爆等级为EExdIICT3，防护等级UFM3030K／F管道嵌入式超声波流量计，与外夹为IP67，满足西部管道现场的使用要求。信号处式超声波流量计相比，它可以更好地避免管道壁厚理单元采用以微处理器为核心的数字电路技术，能不均匀对测量精度造成的影响。够准确、稳定、可靠地将被测介质的流量转换为标在如此长的成品油和原油管道工程中，尤其是准的输出信号。考虑到贸易交接、经济分析和降低成本等主要因素原油和成品油每个站场的进站管线上均设置时，流量计的计量便显得格外的关键，它将直接影了1台超声波流量计，能够较好地完成流量监测、响到企业的经济效益与用户利益。泄露检测和油品的批量跟踪，从而将数据上传到站超声波流量计的安装和选型是一个比较复杂控制系统和调度控制中心，为模拟仿真软件提供可的工作，它包括被测介质种类，仪表性能参数，换能靠的基础流量数据。器类型及其适用范围，转换器的基本功能，声道设5结束语置及前后直管段的长度要求等，设计过程中要做好西部原油成品油管道工程目前是国内最大口以下几方面：径的原油和成品油管道工程，该工程各站场均使用\n学兔兔www.xuetutu.com仪器仪表与应用石油化工自动化，2009，1：64AUToMAT10NINPETROCHEMICALINDUSTRY楔形流量计在石化行业的节能应用王发明(山东垦利石化有限责任公司，山东东营257500)摘要：在石化行业中，一般认为工艺节能、设备节能首当其冲，但仪表节能同样不可忽视，应重视节能仪表的应用。主要介绍垦利石化有限责任公司正在使用的楔形流量计，该仪表在测量脏污、高黏流体方面具有较多优点，通过理论计算直接节能实例，说明其具有较好的节能效果，应当重视楔形流量计在石化行业的发展及应用。关键词：楔形流量计；特点；节能；应用中图分类号：TH814文献标志码：B文章编号：1007—7324(2009)01—0064—041引言少，流速增大，静压减小，从而在楔形块两侧产生静在流量仪表中，孔板和喷嘴为主的节流式差压压力差。此压差与流体流量成平方关系(q一流量计压力损失大，是一个重要的缺点，开发低压K一P)的原理而进行流量测量的，因此测得损节流件越来越受到人们的重视，因而楔式流量计压差即可测得管道中的流量。的发展及应用便引起了人们的浓厚兴趣。自19世楔形流量计的楔形块由两块平板(一般为不锈纪8O年代中国引进美国泰勒公司u生产的楔形流钢)制作而成，这两块平板在临界角上焊接在一起，量计，在化工企业的高黏度及脏污流体测量中使用然后插入槽内，差压引出管在位于楔形片中心两边效果令人满意。截至目前，国内已有许多厂专门从等距离的地方，如图1所示，其中h应根据流量及事楔式流量计的设计、制造、安装等工作，从而也加流出系数来确定。速了楔式流量计的推广及应用范围，但由于楔形孔楔形流量计的流量公式：板至今仍未标准化，这也成为其发展速度及应用范。围的障碍。随着国内节能工作的发展，各行各业节qv一一—==二—~／m—-^／m1～m。V能意识不断增强，节能的楔形流量计在石化行业的应用推广应该引起重视。2测量原理收稿日期：2008—09—16(修改稿)。楔形流量计是根据伯努利公式，利用流体在流作者简介：王发明(1973一)，男，山东东营人，1995年毕业于动过程中遵守能量守恒定律(即动能和静压能之和西北工业大学自控专业，现任工程师、监理师、投资咨询师，一直致不变)，流体通过起节流作用的楔块时流通面积减力于电仪自控、工艺实验研究及项目前期开发等工作。了超声波流量计，通过一年多的实际使用，现场反定位系统中的应用EJ]．石油化工自动化，2007，(2)：78—823蔡武昌．电磁流量计和超声波流量计在线验证EJ]．自动化仪应情况良好，故障率低，具有较高的稳定性。由此表，2007，(1)：1—4可见，从超声波流量计自身在大口径管道工程中的4高海燕．用超声波流量计实现厂干线用水量的平衡[J]．自动化优势和现场的良好表现来讲，它将在未来的管道工仪表，2007，(1)：16—18程中会有更为广泛的应用前景，只需要根据用途和5宋飞，石红瑞，窦连旺．超声波传感器在料位测量中的应用[J]．场合，就可以选择合适的超声波流量计。石油化工自动化，2007，(3)：67—70参考文献：6强发红，毛协柱．时差法超声波流量计的应用技术[J]．石油化1陆得民，张振基，黄步余．石油化工自动控制设计手册[M]．3工自动化，2001，(1)：60—62版．北京：化学工业出版社，2001，100—1047王凯，俞承玮，卞爱民．流量计算机及其在西气东输工程中的应2谢孝宏，王永强，刘润华．超声波流量计在输油管道泄漏榆测与用EJ]．自动化仪表，2006，(1)：49—51