超声波流量计在线比对的应用

余凯 黄俊发 方波(中原石油勘探局供热管理处 河南 濮阳 457001)

引言

超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。

超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。

一、问题现状

日前我处有一供暖工艺管段，采用的是V锥流量计测量供回水流量，在运行期间发现日常流量在1000 T/h的时候，供回水的瞬时偏差能达到200～300 T/h，这就意味着日失水量达到7200 T，这是任何一个运行单位所不能承受的，供需双方在表具的准确度上存在较大分歧，但是由于在运行期，不可能将流量计拆除进行校验，为了解决这一问题，我们设计出双超声波流量计在线比对的方案，通过实际操作和数据采集分析，为双方的后续处理提供了科学的依据。

图1 所示为此段管线的计量工艺系统图，系统采用的是焓差法测量供热量，利用供水管线上的V锥流量计和温度探头组成供水热焓测量单元，所测量的数据进入热量积算仪，利用回水管线上的V锥流量计和温度探头组成回水热焓测量单元，所测量的数据进入热量积算仪，热量积算仪通过定时采样，计算出供回水的焓值差从而计算出受热端消耗的热量。

图1 计量系统结构图

在实际计量过程中供、回水流量计所测量的流量会存在偏差，即系统失水，这个失水如果在正常范围之内是合理的，对计量的影响也不会很大，但是如果供、回水实时流量值偏差较大则不仅会影响仪表的正常计量也反映出系统运行时失水过大，在贸易计量中这是供、受双方产生意见分歧的焦点。

图2 双超声波流量计测量图

二、双超声波在线测量

为了解决上述问题，消除双方对计量表具存在的疑问，我们设计了双超声波在线测量比较的方案，测量方式见图2。在超声波流量计的位置选择上需要注意的是，应选择在V锥流量计的上流侧，这样既保证了有足够的直管段，流速的发展比较充分，也不会受到下游温度传感器的干扰，因为在下游侧流速变化比较大，不利于超声波流量计的检测。

基于上述考虑我们选择在下午两点左右流量稳定阶段进行测试，为了数据记录的准确性，我们采用了两部相机同时对数据显示屏进行拍摄，最后汇总记录的方式，以避免在数据记录过程中发生偏差。通过测量我们搜集到一些有效数据，详见表1

表1：

29142023261052.91063.71062.61059.910481130.61140.61149.41151.91149.211341129113411401142155.279164.4616

通过测量所得数据，我们可以看出双超声波流量计的差值一直是在稳定状态，计量仪中的供、回水流量除个别重大偏差值外，其余数据也均在稳定状态，表2、表3为数据分析表。

表2：

表3：

通过表3、表4我们可以看出在同一时间轴上，两条曲线具有同样的变化趋势，即两种测量模式下表计的结构具有相同的变化趋势，这里我们不考虑数据的对应程度，从数据的分析结果可以看出V锥流量计的测量结果是可以采信的，造成供、回水流量偏差大的原因应该是过程管网失水严重，应该加强管网的管理。

本方案设计的前提是采用两台同型号，同等精度，同样厂家的便携式超声波流量计，在同一时间对供回水流量进行测量，在数据处理上，我们不采用单个的实时流量，而是采样每个时间点上的流量差，用这个流量差与V锥流量计的实时流量差进行比对。这样做的目的有以下几个方面：

1.采用同型号，同等精度，同样厂家的便携式超声波流量计这样是为了最大程度上将两组表具的自身误差控制在相同的范围之内；

2.在数据处理上采用流量差进行分析，是为了进一步消除表具误差对数据分析的影响；

3.由于正在使用的两台V锥流量计也是同一厂家的同一批次的产品，这样两组仪表的基本状态时一直的，也巩固了测量方法的正确性；

结尾

通过双超声波流量计在线比对的实践应用，较好的解决了满管式流量计在连续流程工艺管段上不能停车校验的困境，在供热运行期具有非常好的现实意义。