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技術(shù)文章

超聲流量計在污水流量計校準(zhǔn)的討論

閱讀:1285發(fā)布時間:2016-11-14

1 超聲波流量計原理
常用的超聲波流量計有2種原理:時差法和多普勒法。
1.1 時差法原理
超聲波信號在流體中,順流時信號傳播速度快,傳播時間短;逆流時信號傳播速度慢,傳播時間長,利用超聲波信號在流體中順逆流方向聲波信號傳播時間存 在差值,即時差,可以計算出流體流量。時差法較適于測量純凈液體,有較多氣泡的液體或懸浮物會阻礙聲脈沖正常傳播,導(dǎo)致不能正常測量。
1.2 多普勒法原理
超聲波信號在傳播路徑上遇到微小浮游物(懸浮物質(zhì)或微小氣泡)而被散射,超聲接收器能夠接收散射后的超聲波信號。發(fā)射信 號頻率受多普勒效應(yīng)的影響后變?yōu)椴煌慕邮招盘栴l率,2個頻率之差與流體流速有確定的數(shù)量關(guān)系,由此可以計算出流體流量。多普勒法流量計不能測量清潔的流 體,僅能測量約50mg/L以上濁度的流體。同時多普勒法測量精度低于時差法,一般為2.0級,即2%滿量程誤差(2%F.S.)。
2 超聲波流量計使用注意事項(xiàng)
近幾年,隨著超聲波流量計在污水流量計在線校準(zhǔn)中的應(yīng)用越來越普遍,流量計準(zhǔn)確性不高的問題也逐漸暴露出來,原因主要是操作不規(guī)范和流量計自身問題。
2.1 操作不規(guī)范
管道方面,技術(shù)人員經(jīng)常不按照標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程進(jìn)行操作,例如未準(zhǔn)確測量管道外徑、周長、壁厚、接觸溫度等,這些參數(shù)都會對超聲流量計的原始數(shù)據(jù)修正產(chǎn)生重要影響。
安裝方式方面,技術(shù)人員經(jīng)常不按照管道大小和信號強(qiáng)度選擇安裝方式,往往選擇流量計的默認(rèn)雙聲程模式。正確的安裝方式為:在大管道和復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)采用單聲程;在小管道和信號特強(qiáng)的情況下選擇多聲程。
安裝位置方面,技術(shù)人員往往隨意放置超聲探頭,且不確認(rèn)管道污水是否滿管這一重要的測量條件。正確的安裝位置為:應(yīng)選擇管道的水平中間位置放置探頭;只有在管道滿管的條件下才能進(jìn)行準(zhǔn)確測量,流體向上流的垂直管道能保證滿管流。
除此以外,現(xiàn)場的管道內(nèi)襯的種類和厚度等重要參數(shù)往往很難獲得,這些也嚴(yán)重影響了流量計的準(zhǔn)確性。
2.2 超聲波流量計自身問題
首先是時差法和多普勒法流量計的選用。時差法流量計適用于純凈液體的計量,準(zhǔn)確度優(yōu)于±1.0%;多普勒法流量計適用于濁度50mg/L以上的流 體。因此,2種原理的流量計在污水流量計校準(zhǔn)時的選用非常重要。一般情況下,管道中污水較干凈時,可選用時差法;當(dāng)污水較渾濁時,應(yīng)選用多普勒法。但是污 水干凈還是渾濁在現(xiàn)場很難被定量界定,因此選用這2種原理的流量計沒有通用方法可遵循,導(dǎo)致流量計自身計量不準(zhǔn)確,更談不上校準(zhǔn)污水流量計了。
其次超聲波接收也存在缺陷。超聲波由于是通過在管道中發(fā)射和接收超聲信號來測量流體流量的,所以管道材質(zhì)對超聲的折射、流體中雜質(zhì)對超聲的反射和散 射、流體中隨機(jī)存在的氣泡和雜質(zhì)的含量高低都會對測量產(chǎn)生不穩(wěn)定的影響。油田污水中含有不少的原油、砂礫、氣泡、化學(xué)藥劑等,管道內(nèi)環(huán)境十分復(fù)雜和多變, 嚴(yán)重影響了測量的精度。
針對超聲波流量計在污水流量計在線校準(zhǔn)中準(zhǔn)確性不高的問題。在近一年的的時間里,使用26臺檢定合格的污水流量計作為參考流量計,對4臺超聲波流量計進(jìn)行了現(xiàn)場在線校準(zhǔn),通過大量的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析,討論超聲波流量計在污水流量計校準(zhǔn)中的作用。
3.1 流量計的選擇
為了使試驗(yàn)具有代表性,便攜式超聲波流量計選用某國外廠商的時差式A型、多普勒B型,國內(nèi)廠商的時差式C型、多普勒D型各1臺,均檢定合格且在檢定周期內(nèi)。26臺污水流量計為檢定合格后第1次使用的,且在檢定周期內(nèi)。
3.2 試驗(yàn)注意事項(xiàng)
本試驗(yàn)嚴(yán)格遵循超聲波流量計附帶的使用說明及本文中第3章提到的注意事項(xiàng)。
試驗(yàn)中流量計安裝的管道的直管段符合“*后五”的規(guī)定。試驗(yàn)中所選安裝流量計的管道為近1年內(nèi)的新管道,盡量避免因管道內(nèi)壁腐蝕導(dǎo)致超聲信號接收質(zhì)量不高的問題。


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