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手持式超声波流量计解决DN1400污水流量计无法校验问题
浏览:51 发布日期:2018-07-12
油田污水回注是合理开发和应用水资源、节能环保的有效途径。污水回注量能否适宜关系到地层构造的优化,油层压力的恢复和坚持,直接影响油田采收率,因而污水流量计的精确性非常重要。油田现场污水流量计拆卸较艰难,常常又没有备用流量计,因而现场通常采用超声波流量计在线校准法。近几年随着油田对污水计量的注重,超声波流量计现场校准办法得到了普遍应用,同时也暴露了该流量计精确性不高的问题。本文分离超声波流量计原理和现场应用经历,经过现场实验和数据剖析对超声流量计在污水流量计校准中的顺应性停止了讨论。 
1 超声波流量计原理 超声流量计在污水流量计校准中顺应性的讨论
常用的超声波流量计有2种原理:时差法和多普勒法。 
1.1 时差法原理 
   超声波信号在流体中,逆流时信号传播速度快,传播时间短;逆流时信号传播速度慢,传播时间长,应用超声波信号在流体中顺逆流方向声波信号传播时间存在差值,即时差,能够计算出流体流量。时差法较适于丈量纯洁液体,有较多气泡的液体或悬浮物会障碍声脉冲正常传播,招致不能正常丈量。 
1.2 多普勒法原理 
   超声波信号在传播途径上遇到微小浮游物(悬浮物质或微小气泡)而被散射,超声接纳器可以接纳散射后的超声波信号。发射信号频率受多普勒效应的影响后变为不同的接纳信号频率,2个频率之差与流体流速有肯定的数量关系,由此能够计算出流体流量。多普勒法流量计不能丈量清洁的流体,仅能丈量约50mg/L以上浊度的流体。同时多普勒法丈量精度低于时差法,普通为2.0级,即2%满量程误差(2%F.S.)。 
2 超声波流量计运用留意事项 
   近几年,随着超声波流量计在污水流量计在线校准中的应用越来越普遍,流量计精确性不高的问题也逐步暴显露来,缘由主要是操作不标准和流量计本身问题。 
2.1 操作不标准 
   管道方面,技术人员经常不依照规范操作规程停止操作,例如未精确丈量管道外径、周长、壁厚、接触温度等,这些参数都会对超声流量计的原始数据修正产生重要影响。 
   装置方式方面,技术人员经常不依照管道大小和信号强度选择装置方式,常常选择流量计的默许双声程形式。正确的装置方式为:在大管道和复杂环境中应采用单声程;在小管道和信号特强的状况下选择多声程。 
   装置位置方面,技术人员常常随意放置超声探头,且不确认管道污水能否满管这一重要的丈量条件。正确的装置位置为:应选择管道的程度中间位置放置探头;只要在管道满管的条件下才干停止精确丈量,流体向上流的垂直管道能保证满管流。 
   除此以外,现场的管道内衬的品种和厚度等重要参数常常很难取得,这些也严重影响了流量计的精确性。 
2.2 超声波流量计本身问题 
   首先是时差法和多普勒法流量计的选用。时差法流量计适用于纯洁液体的计量,精确度优于±1.0%;多普勒法流量计适用于浊度50mg/L以上的流体。因而,2种原理的流量计在污水流量计校准时的选用十分重要。普通状况下,管道中污水较洁净时,可选用时差法;当污水较混浊时,应选用多普勒法。但是污水洁净还是混浊在现场很难被定量界定,因而选用这2种原理的流量计没有通用办法可遵照,招致流量计本身计量不精确,更谈不上校准污水流量计了。 
   其次超声波接纳也存在缺陷。超声波由于是经过在管道中发射和接纳超声信号来丈量流体流量的,所以管道材质对超声的折射、流体中杂质对超声的反射和散射、流体中随机存在的气泡和杂质的含量上下都会对丈量产生不稳定的影响。油田污水中含有不少的原油、砂砾、气泡、化学药剂等,管道内环境非常复杂和多变,严重影响了丈量的精度。 
   针对超声波流量计在污水流量计在线校准中精确性不高的问题。在近一年的的时间里,运用26台检定合格的污水流量计转参考流量计,对4台超声波流量计停止了现场在线校准,经过大量的实验和数据剖析,讨论超声波流量计在污水流量计校准中的作用。 
3.1 流量计的选择 
   为了使实验具有代表性,便携式超声波流量计选用某国外知名厂商的时差式A型、多普勒B型,国内知名厂商的时差式C型、多普勒D型各1台,均检定合格且在检定周期内。26台污水流量计为检定合格后第1次运用的,且在检定周期内。 
3.2 实验留意事项 
   本实验严厉遵照超声波流量计附带的运用阐明及本文中第3章提到的留意事项。实验中流量计装置的管道的直管段契合“前十后五”的规则。实验中所选装置流量计的管道为近1年内的新管道,尽量防止因管道内壁腐蚀招致超声信号接纳质量不高的问题。 
3.3 实验内容 
   首先将污水流量计分别装置到污水管线中,然后将污水流量计转参考流量计与便携式超声波流量计停止数据比对,比对内容为60min内的累积流量。 
为了剖析时差法和多普勒法流量计在不同混浊水平的污水中的计量精确性,实验中在数据比对的同时停止同管道的污水采样,采样周期为5min,实验完毕后将12次水样放入样品桶后搅拌平均,由光学浊度计测试污水浊度,本实验设定浊度小于50mg/L的为普通水质;浊度≥50mg/L的为较差水质。 
   实验数据见表1,其中流量表示污水流量计60min内的累计流量;A、B、C、D分别为4个型号的超声波流量计在60min内的累计流量;排名为与同一台污水流量计比对的4台超声波流量计的误差按从小到大的次第。 
表1中,“——”表示超声波流量计因接纳信号差而不显现累计流量,误差>20%的超声波流量计累计流量表示因接纳信号质量差招致的仪器丈量错误。对表1中的数据停止分类处置,以便得到普通和较差水质2种状况时4台流量计的误差统计。表2和表3分别为为普通和较差水质时的流量计误差统计。 
表1 超声流量计与污水流量计实验比对数据 
 
   从表2和表3发现,实验中水质普通(浊度<50mg/L)的状况下,时差法流量计的有效数据(误差<20%)为13个,占总实验数据(32个)的40.63%;不显现的状况有4个,占总实验数据(32个)12.5%的。水质较差(浊度≥50mg/L)的状况下,多普勒法流量计的有效数据(误差<20%)为4个,占总实验数据(32个)的12.5%;该类型流量计不存在不显现的状况。 
当管径较大时(流速>300m3/h),在2种水质状况下,流量计仅有1次有效测得数据,占此状况下实验数据(20个)的5%。 
同时,表2和表3也考证了时差法流量计仅合适丈量较纯洁的流体,而多普勒法流量计仅合适丈量混浊(浊度≥50mg/L)的流体。 
表2 普通水质时流量计误差统计
表3 较差水质时流量计误差统计 
3.4 实验结论及倡议 
经过本实验的数据剖析,得出结论: 
1)2种原理的超声波流量计均不适用于在线校准污水流量计。因管线中状况复杂,杂质和气泡仪表在流量计丈量区域内随机呈现,时差法流量计在普通水质中的有效数据(误差<20%)仅占40.63%,多普勒法流量计在较差水质中的的有效数据(误差<20%)仅占12.5%,远远低于国度规范。 
2)大管径污水管线因流体复杂不合适采用非接触式流量计丈量。大管径中污水分层活动,且杂质和气泡在仪表丈量区域内随机呈现,明显增大了丈量误差的概率。 
   倡议油田的污水流量计在条件允许的状况下还是需求送到实验室停止检定。


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