一、測量石油輸送流量的儀表種類

當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際投入使用的流量傳感器有很多種類型，所使用的原理和方法也各不相同，如果從單單從檢測原理上分類，主要可分為“聲、光、熱、力、電”等原理。以行業(yè)內(nèi)通常的分類法則為分為容積式、差壓式、浮子式、渦輪式、電磁式、渦街式、插入式、外夾式、管段式、便攜式等等。不同種類的流量計(jì)適應(yīng)的流體介質(zhì)不同，待測流體介質(zhì)導(dǎo)電性較好的適宜使用電磁式流量計(jì)。而超波流量計(jì)則更擅長于在大管徑、大流量、高密度、高速度和長距離輸送要求的測量工況條件，因此對(duì)于大管徑的流量測量選擇超聲波流量計(jì)應(yīng)該是一個(gè)優(yōu)化方案之一。

二、超聲波流量計(jì)的發(fā)展歷程

世界上*超聲波流量計(jì)出現(xiàn)在上世紀(jì)的德國，距離現(xiàn)在已有80多年的歷史。近幾年來，隨著科技發(fā)展日新月異，進(jìn)入一個(gè)以數(shù)字化、自動(dòng)化、信息化為主導(dǎo)的新型工業(yè)**中，高速數(shù)字信號(hào)的處理技術(shù)與微處理技術(shù)的快速發(fā)展為超聲波流量計(jì)發(fā)展提供了技術(shù)升級(jí)的強(qiáng)大活力。同時(shí)，伴隨著流量計(jì)探頭新材料和新的加工工藝的出現(xiàn)以及聲道配置等技術(shù)的進(jìn)步，未來超聲波流量計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢將更為強(qiáng)勁，發(fā)展勢頭更加迅猛。

三、石油輸送流量監(jiān)測儀表的選型

超聲波流量計(jì)的系統(tǒng)構(gòu)成包括換能器和主機(jī)。換能器也就是傳感器，按照傳感器的安裝方式不同，又可以將超聲波流量計(jì)分為外夾式、管段式和插入式超聲波流量計(jì)。

3.1 外夾式超聲波流量計(jì)

外夾式又稱外貼式超聲波流量計(jì)，它是產(chǎn)生早，用戶熟悉且應(yīng)用廣泛的超聲波流量計(jì)，特點(diǎn)是使用時(shí)不會(huì)與被測量介質(zhì)接觸，適于測量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量，不在管道內(nèi)安裝儀器則不會(huì)改變介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)及產(chǎn)生附加阻力。正因?yàn)槌暡髁坑?jì)屬于非接觸式儀表，所以它的安裝和檢修均不會(huì)影響生產(chǎn)管線的正常運(yùn)行。外夾式超聲波流量計(jì)是石油輸送過程流量監(jiān)測儀器的*佳選擇類型。

3.2 管段式超聲波流量計(jì)

生產(chǎn)企業(yè)中某些管道因材質(zhì)疏松、聲波傳送效果差，或者管道內(nèi)壁銹蝕、有襯里等原因，致使聲波信號(hào)在傳輸過程中衰減嚴(yán)重，用外夾式超聲波流量計(jì)無法正常測量，因而催生了管段式超聲波流量計(jì)。

管段式超聲波流量計(jì)就是把換能器和測量管連成一個(gè)整體安裝在管道中間進(jìn)行流體流量的超聲波檢測。它的優(yōu)點(diǎn)是測量精度高，缺點(diǎn)是安裝和檢修時(shí)必須停止流體輸送。

3.3 插入式超聲波流量計(jì)

插入式超聲波流量計(jì)的使用介于外夾式和管段式之間。安裝時(shí)一般需要斷流安裝，如果通過工具也可以實(shí)現(xiàn)非斷流安裝。其測量精度優(yōu)于外夾式超聲波流量計(jì)，相對(duì)管段式超聲波流量計(jì)稍差。

四、超聲波流量計(jì)的檢測原理

封閉管道用上超聲波流量計(jì)的測量原理有5種，現(xiàn)在使用多的是傳播時(shí)間法和多普勒法兩大類。

4.1 傳播時(shí)間法超聲波流量計(jì)檢測原理

傳播時(shí)間法的測量原理是：聲波在流體中傳播時(shí)，沿著流體流動(dòng)的順流和逆流方向受到的影響不同，換能器接收到的聲波就不同，接收到的信號(hào)通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成代表流量的電信號(hào)供給顯示和計(jì)算儀表進(jìn)行顯示和計(jì)算。

外夾式超聲波流量計(jì)主要采用傳輸時(shí)間差法測量流量。超聲波穿過流體順流和逆流時(shí)間不同，其時(shí)間差Δt與流體速度V成正比，介質(zhì)流速越快，“ΔT”就越大。

4.2 多普勒法超聲波流量計(jì)的檢測原理

聲波在流體介質(zhì)中傳播時(shí)，經(jīng)流體中顆粒反射回?fù)Q能器的頻率不同，這一現(xiàn)象被稱稱為多普勒效應(yīng)。所謂多普勒測量原理，就是依據(jù)聲波的多普勒效應(yīng)計(jì)算出流體的流量。

使用超聲波測量流體流量時(shí)選擇傳播時(shí)間法還是多普勒法？其主要判斷要素是：液體潔凈程度或雜質(zhì)含量，測量精度要求。

五、超聲波流量計(jì)使用中常見問題及原因分析

（1）管道上已打磨光滑，但安裝測量時(shí)信號(hào)始終很弱，無法測量?？赡茉虬ǎ?）管道內(nèi)壁結(jié)垢較多，超聲波衰減較嚴(yán)重，無法測量；2）管道有內(nèi)襯，內(nèi)襯與管道之間有間隙，導(dǎo)致聲波不能穿透，無法測量；3）耦合計(jì)干涸，失去作用；4）介質(zhì)含雜、氣泡增多或介質(zhì)糊住探頭；5）探頭位置發(fā)生變化；6）探頭老化；7）探頭電纜接觸不佳。

（2）超聲波流量計(jì)產(chǎn)生流量讀數(shù)不穩(wěn)定?？赡茉虬ǎ?）測量點(diǎn)直管短，不符合測量要求；2）介質(zhì)含有氣體或雜質(zhì)且不穩(wěn)定；3）儀表故障。

（3）超聲波流量計(jì)信號(hào)很弱，波形差，讀數(shù)不穩(wěn)定?？赡茉虬ǎ?）安裝探頭位置不正確（*D后5D）；2）參數(shù)設(shè)置出錯(cuò)；3）管道使用多年使內(nèi)壁結(jié)垢太厚；4）有氣泡或渦流；5）管徑與探頭測量范圍不匹配。

六、通過超聲波流量計(jì)可以判斷流體在管道輸送過程中是否存在泄漏

管道運(yùn)輸以其*的經(jīng)濟(jì)、便攜、安全等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣等液體、氣體、漿液的運(yùn)輸中，并且已成為與鐵路、公路、航空、水運(yùn)并駕齊驅(qū)的五大運(yùn)輸行業(yè)之一。但是，隨著輸送管線的增長和使用年限的延長，以及管道的腐蝕、磨損等自然或人為原因，管道泄露事故的發(fā)生時(shí)不可避免的。管道的泄露既影響正常生產(chǎn)，又造成經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)保隱患和能源浪費(fèi)。

目前，已經(jīng)產(chǎn)生了一種超聲波流量計(jì)輸油管道泄漏監(jiān)測方法，突出了超聲波流量計(jì)的原理及技術(shù)特點(diǎn)，提高了定位精度，降低監(jiān)測費(fèi)用。

七、本文總結(jié)

外夾式超聲波流量計(jì)作為一種工作性能和測量效果特別的流量儀表，無論是在測量安裝的方便性和性價(jià)比有著其它類型儀表*的優(yōu)勢，因?yàn)橥鈯A式超聲波流量計(jì)在石油管道上的使用，無需切割管道，不僅減少了施工費(fèi)用，減少了工作量，同時(shí)也保證了管道的安全，并且因?yàn)闇y量儀表是管道外置方式，非常利于儀表的安裝、清洗和維護(hù)，為管線的正常運(yùn)營和維護(hù)提供了很好的保障。