外夹式气体超声波流量计的应用.pdf

第49卷第3期
石油化工自动化
Vol 49, No. 3
2013年6月
AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY
unc,2013
外夹式气体超声波流量计的应用
杨建,温亚丽,罗扬锋
(中国石化股份有限公司中原油田分公司技术监测中心,河南濮阳457001)
摘要:介绍了外夹式气体超卢波流量计在普光气田的试验与应用情况,与均速管流量计进行了比对测试,对测点的选择、管道
参数的测量、气体组分及压缩因子的计算、换能器安装及比对测试的方法等进行了总结,并对测试中易出现的问题及对策进行
了探讨,为外夹式气体超声波流量计在线比对技术在普光气田的应用积累了经验。
关键词:超声波流量计均速管流量计在线比对
中图分类号:TH814+.92
文獻标志码:B
文章编号:1007-7324(2013)03-0071-03
普光气田净化厂联合装置的原料气和产品700mm,管壁厚度为2.0~31.8mm,被测介质压
气计量釆用均速管流量计,为保证计量的准确力不低于0.7MPa。为了降低在线检测比对的误
性,应定期对其进行检测。由于均速管流量计差,应遵循以下操作步骤,尽量减少人为因素造成
是一-种插人式流量计,拆表外送检验,从技术上的测量误差
和实际操作上难度很大,自2010年投产以来从2.1測量点的选择与管道参数的测量
未进行过周期检定。为解决这一难题,中国石
正确选择测量点和准确地测量管道参数是减
化股份有限公司中原油田分公司技术监测中心少附加比对测试误差的前提条件。为此必须注意
采用外夹式气体超声波流量计对该联合装置的以下两点:测量点应选择在管道上游至少10倍以
均速管流量计进行了比对测试,取得了较好的上、下游5倍以上管径长度的直管段上,测量点处
效果
应无焊缝、无振动及无电磁干扰源等;由被测单位
外夹式气体超声波流量计原理
提供测试管道设计参数,现场对管道外径及壁厚进
外夹式气体超声波流量计采用数字式多脉行复核,为诚小误差,管道外径及壁厚应进行多点
冲时差技术,每声道的两个宽束超声波换能器,测量后取其平均值。
互为发射和接收。超声波首先由发射换能器发2.2安装换能器
出,穿过管壁和介质,经对面管壁反射后再次穿
将管道外径、壁厚和管道材质数据输人流量
过介质和管壁被接收换能器接收,完成发射和接计主机,主机根据输入的管道参数,推荐出所安
收的过程。该流量计利用高精度和稳定的数字装换能器的型号、安装方式和安装间距。与液体
相位检测回路来测量每一方向(顺流和逆流)的超声波流量计相比,气体超声波流量计测量信号
声波到达时间,并能分辨士100ps内的相关超声更容易受到噪音信号干扰,如果信噪比在10:1
波的传输时间差。利用声波在流体中顺流传播以下,就无法准确测量。因此,在固定换能器前,
和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原为减小管道噪音信号对测量结果的影响,应在管
理来测量流体流速,然后根据管道截面积算出流道外壁粘贴气休耦合剂薄膜,贴时应尽量减少气
体工况下的体积流量。
泡的产生,如产生气泡应将气泡弄破,释放出
由于气体的可压缩性,通常使用标准体积单位气体。
来表示体积流量,这就需要流量计对天然气工况体2.3气体参数的设置
积动态补偿,转换为标准状态下的体积。因此,流
由浄化厂提供气体的组分、比热率、黏度和
量计需要输入工况操作温度和压力,通过输入气体被测点气体的温度、压力等可靠数据。组分用于
压缩因子或是通过内置表格计算表补偿修正标准
体积。
稿件收到日期:2013-01-15。
2现场比对测试步骤
作者简介:杨建(1966-),男,河南洛阳人,1988年毕业于西北工
外夹式气体超声波流量计体积小、功能齐全、业大学流体控制与操纵系统专业,获学上学位,现就职于中国石化
操作简便,测量精度达士1.0%,其多组换能器适用股份有限公司中原油田分公同技术监测中心,从事计量检测工作,
大多数金属管及塑料管,适用管径范围为50
任高级工程师
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石油化工自动化
第49卷
计算气体理论声速和压缩因子;比热率用于计算重新设置、安装
气体的平均密度;黏度用于进行流态补偿计算。2.4在线比对测试结果
该流量计可以通过输入固定的压缩因子或是通
所有参数设置安装完成后可以进行流量测量。
过内置表格计算来修正标准体积。现场温度、ボ为便于现场测试数据和DCS的流量数据进行在线
力如果变化不大时,可以输入固定值;如果变化比对,将外夹式气体超声波流量计主机时钟按照
较大,该流量计提供了4个模拟信号输人通道,DCS时钟进行校准,由流量计主机自动记录测试
可以对温度、压力模拟信号定义后,实时采集温时间和测试结果。
度、压力信号,将工况条件下的体积流量转换成
外夹式气体超声波流量计经过了国家石油天
标准状态条件(か=101.325kPa,t=20℃)下的体然气大流量计量站南京分站的实流检定,准确度等
积流量。该流量计在设置完成后可以显示出测量级达到了1,0级。为进一步验证其现场测试精度
的声速,然后利用内置表格计算出管道内气体理论首先在普光分公司外输天然气计量撬管线上进行
声速。如果测量声速和理论声速接近,表明流量计了测试,与外输超声波流量计进行了比对,数据见
设置、安装正确,可以开始流量测试;反之,则需要表1所列。
表1净化厂外输计量擬流量比对测试数据
测试地点
测试时间
温度
累积流量×外输流量计累积流量×相对误差,
mn
MPA
103/m
计量撬D路
68.13
计量撬E路
34.9
62.61
0.51
从表1中可以看出,两次测量的相对误差均6套联合装置的原料气和产品气共18个流量测
未超过土1.0%,说明选用该流量计精度符合现量点的均速管流量计进行了在线比对测试,数据
场测试要求。利用该流量计先后对浄化厂的见表2所列
表2净化厂联合装置均速管流量计比对测试数据
测试时问
压力/
温度/累积流量
均速管流量
测试地点
103/r
计累积流量
均速管流量
计误差,%
03/n3
一联合一列原料气
10
15.09
11.44
-24.19
一联合二列原料气10
22.38
-2.27
联合一列原料气
7.94
34.0
10.47
9.44
联合二列原料气
35
7.99
83.23
三联合一列原料气
20.85
联合二列原料气
7.94
21.81
四联合一列原料气
7.91
14.03
四联合二列原料气
19.6
20.81
6.14
五联合一列原料气
34.0
14.25
13.94
五联合二列原料气
38.5
12.75
14,59
14.45
六联合一列原料气
8.01
35.8
124.14
51.22
六联合二列原料气