外夾式超聲波流量計的設(shè)計選型、實際應(yīng)用及注意事項

根據(jù)轉(zhuǎn)換器的安裝方式，超聲波流量計可分為外夾式、管段式和插入式。外夾式超聲波流量計是將換能器連接到外部通道的超聲波流量計。

1、設(shè)計選型

外夾式超聲波流量計主要用于測量管外和管道附近的換能器安裝。信號發(fā)生通道和信號接收通道是一種比較復(fù)雜的轉(zhuǎn)換器安裝方式，需要合適的設(shè)備穿過管道和液體介質(zhì)，粗略的測量結(jié)果并不準(zhǔn)確。因此，在選擇傳感器時，必須考慮傳感器的防護(hù)等級，海洋石油平臺根據(jù)使用環(huán)境一般選擇IP56以上，另外，還需考慮傳感器安裝位置的選擇。

閥門、泵和大功率設(shè)備應(yīng)盡量遠(yuǎn)離管道安裝，以免外界因素對測量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。流量計探頭安裝時盡量將探頭安裝在光滑的地方，或在管道安裝位置使用砂紙等拋光劑處理銹跡和瀝青，或使用雙工消除位置不平整。還應(yīng)采用專用設(shè)備用外夾固定超聲波流量計，避免影響流體流量測量的連續(xù)性。另外，由于測量管段條件復(fù)雜，難以接近和觀察，便攜式流量計可用于提高測量的穩(wěn)定性和可靠性。

2、實際應(yīng)用

根據(jù)深水油氣田開發(fā)設(shè)計原則，首先考慮是測量方式可靠，即：①取樣裝置在運行中不會發(fā)生機(jī)械強(qiáng)度或電氣回路故障而引起事故；②測量儀表無論在正常生產(chǎn)或故障情況下都不會影響生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。因此，在高溫高壓下沖蝕較嚴(yán)重的場合，不推薦使用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的靶式、渦輪或插入式流量計。參照此設(shè)計原則，南海某油氣田深水開發(fā)氣田所選用的為外夾式超聲波流量計。

3、安裝位置

為避免環(huán)境等外界因素對外夾式超聲波流量計的測量結(jié)果產(chǎn)生重大影響，相關(guān)工作人員應(yīng)連續(xù)按標(biāo)準(zhǔn)順序安裝帶支架的開關(guān)、探頭等器件。選擇流量計的安裝位置時，要考慮對直管段的要求，原則是前10D后5D，并保證流量計安裝在相對平坦的位置。為確保測量管內(nèi)沒有異物或氣泡，外夾式超聲波流量計應(yīng)與管子成45°安裝，最好在水平中心。此外，應(yīng)確保流量計安裝周圍沒有瀝青、鐵銹等，必要時用砂紙等工具打磨，完成流量計安裝的表面處理。安裝階段分為傳感器安裝和探頭安裝。在安裝轉(zhuǎn)換器時，要獲得轉(zhuǎn)換器的型號、類型和距離，必須輸入管道的外徑、壁厚、材質(zhì)等參數(shù)，以便對外夾式超聲波流量計進(jìn)行綜合分析。

與其他流量計相比，當(dāng)信噪比低于10∶1時，外夾式超聲波流量計會因強(qiáng)烈的噪聲干擾而影響超聲波信號的傳輸，從而影響測量精度。因此，轉(zhuǎn)換器安裝的管道可采用氣體耦合進(jìn)行預(yù)處理，減少液體中氣體的排放，減少外界噪聲對超聲波流量計和測量過程的影響。安裝探頭時，應(yīng)選擇水平位置，將探頭直徑設(shè)置在水平或垂直管道兩側(cè)45℃以內(nèi)，然后在安裝位置對管道進(jìn)行合理研磨。計算探頭安裝距離，注意探頭安裝在一個軸平面上。同時，應(yīng)監(jiān)測探頭裝置的防水性能。測量密封探頭周圍可使用硅膠，確保測量結(jié)果準(zhǔn)確。

4、注意事項

在已知的管道材質(zhì)和液體中，根據(jù)管道壁厚和管徑計算外夾式高速超聲波流量計的安裝距離。應(yīng)保證距離、流量和管道內(nèi)徑的誤差分別為+1.0%、+1.0~+2.0%和+2.0%，使測量值與實際值一致。為保證測量值的穩(wěn)定性，外置超聲波流量計預(yù)熱30min，根據(jù)流量計和測量管的大小，正確選擇校正系數(shù)。為避免影響測量，請確保外接超聲波流量計夾子的超聲波信號線的長度上下游相同。另外，帶外夾的超聲波流量計探頭是保證超聲波信號強(qiáng)度的關(guān)鍵。在實際安裝過程中，需要事先確定下一次移動要到達(dá)的測量位置，同時移動兩個探頭到達(dá)最佳檢測點，確定安裝距離，將設(shè)備安裝在其他位置超聲波外部鉗形流量計的部件，以確保外夾式超聲波流量計測量的有效性。

5、使用過程

超聲波流量計測量管道內(nèi)的流量時，可以充分發(fā)揮外夾式超聲波流量計的優(yōu)點，不適合上下方向的場合，盡量在單層管道上安裝超聲波外夾管流量計，保證測量結(jié)果保持在高精度范圍內(nèi)，保證原始純超聲波信號不產(chǎn)生誤差。

審核編輯：湯梓紅