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第34卷第5期(2015.05)《仪表电信〉
存储式超声流量计误差分析
张亚娟大庆油田测试技术服务分公司
摘要:对存储式超声流量计由于系统介质、管路内径、模拟井管路长度,管路弯道角度的
影响产生的测量误差进行分析研究,以实现提高存储式超声流量计在标检过程中的精度。标检
前排空不到位,介质中仍存留气泡,将直接影响超声流量计的测试精度;稳流段的长度不标
准,也将影响测试精度;由于水中含有大量的落物,导致超声测试信号的散射,影响测试精
度,因此要保证水质,定期清理水箱,避免有大的悬浮物。
关键词:超声流量计;时差法;误差;精度
doi:10.3969/j.iss.1006-6896.2015.5.022
1工作原理
流速成正比,若管径固定,则通过相位差可测出流
量,如图1所示。
超声波在流体中的传播速度与流体流动速度有
关,据此可以实现流量测量。这种方法也不会造成
探头T,
压力损失,并且可用于大管径、非导电性、抗腐蚀
探关T
性的液体或气体流量的测量。超声波的发射和接受
都要用换能器(传感器),通常把发射和接收传感
水流速度ⅴ
器做成完全相同的结构,可以互换使用或进行双向
收发。超声波流量计的种类很多,基于时差法的超
图1超声波流量測量工作原理
声波流量计结构简单、精度高、稳定性可靠,故选
设超声波在流体中的传播速度为C,流体的流
择时差法超声波流量计阐明工作原理。
动速度为Ⅳ,声波发射探头与接收探头之间的距离
在流体中发射一定频率的超声波,传播相同距为L。
离时,顺流与逆流之间存在相位差,此差值与流体
顺流时间
括定时召测、瞬时召测、主动上传和数据补抄使日常工作任务脱离对人的依赖,只要员工通过系
功能
统培训,就可以胜任相关任务;②实时显示现场终
2.3管理软件
采用新的Bδ框架结构和新的通信协议,エ作端设备状态,状态异常时可以报警,使相关工作人
人员通过口令登陆系统,可以实现日常生产工作的员到现场处理;③对用户数据的申请一接受→下发
办公自动化,同时又有严格的管理权限和职责划→采集→录人→市核→确认→申请实现闭环控制;
分,保证了数据和流程安全。
④对查询功能按照应用人员的査询要求确定单相和
工作人员根据岗位职责分配相应权限,把基础通用査询;⑤对打印功能按照不同应用人员的打印
数据录人系统中,系统会记录相关人员信息,而且要求确定单相和通用打印功能;⑥收费厅、综合办
对各小队内部实现二级审核功能,确保数据的准确主任与财务通过该系统实现每日对账功能;⑦按照
性、唯一性,避免由于录人信息不准确而导致责任
流程,本岗位完成下发任务后对下一岗位进行签
不清;还可以实现统计、奁淘、打印、导出等功
能。针对电量计算及电费收取,实行了三级审核制发,下一岗位接到信息后要进行签收,以确保签
度,从小队人员、机关人员到计划人员逐级审核,发、签收功能流程的有序完整。
保证了数据准确、安全下发至收费厅,实现收费任
该系统在单位内部运行后,降低了对设备巡査
务;签发、签收功能是由谁签发任务就由谁签收任的工作量,有效维护了动力设备的正常运行,应用
务,实现闭环控制
效果显著。
3在生产中的应用
系统投入运行以来,取得了如下效果:①可以
(栏目主持关梅君)
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油气地面工程(htp://www.yqtdmgc.com)
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C+V
来计算(标准模拟井的内径通常为52m今
(1)径显然是不太现实的,只能根据标准模拟井的内径
逆流时间
(3)管路的长度。模拟井管路长度的测量误差
(2
将在流速中表现出来,因为这两个参数是成正比
时间差
的。如用钢卷尺、测径仪或毫米尺测量每一声路上
2LV
(3)两传感器间的距离,这一误差通常可保持在0.1%
以下。超声流量计在模拟井中进行检定时,仪器在
由于流体中声速C>流体的流动速度V,则软链接的作用下被固定在井筒的某一位置,管路的
式(3)简化为
入口长度和出口长度均有严格的规定,入口长度应
4)为管径的5倍,出口长度应为管径的10倍。由于仪
流体的流速为
器长短不一样,入口长度固定不变,但出口长度会
有变化,因此也会给仪器测量带来误差
(4)管路的角度。箐路弯道角度的测量误差将
由此可见,流体的流速与超声波在流体中传播在流速中表现出来,因为流速与声路角的余弦成反
的顺流和逆流的时间差成正比。所以,流体的流量比。声路角度的测量误差可直接转换成流速误差
就可表示为
为了将这一误差减小到最低限度,应使用高精度的
0=T2[ydt
(6)角度测量仪器,使声路角的测量误差可以很小。
(5)非液体的传播延吋。声路上除运动流体之
只要能精确测量出超声波在顺流和逆流传播时
外,其余部分的传播时间会引起流速误差。这包括
产生的时间差,就可计算出相应的流速,进而得到
检测电路延时,与传感器有关的超声波的延时,以
相应的流量。
及当传感器与运动流体分离时的静态延时,都会产
2误差来源
生流速测量误差。检定中用于控制传播时间计数器
(1)介质中杂质的影响。存储式超声流量计是的晶振抖动和漂移也会产生流速测量误差。
在检定室内的流量模拟系统(简称流标)中标定和
(6)标定系统误差。对于ー支量程为150md
检定的。采用的介质是清水,介质需要提前储存到的超声流量计,其标称误差是15%。如果仪器在
水箱中,以清除介质中的气泡。然后在仪器上、下检定时的结果超过这个范围,就应该重新标定该仪
两端分别接上、下扶正器,使仪器能够稳定地固定器。而对于一支合格的仪器,它的精度在1%~2%
在井筒管道的中央位置。但是由于长期多次循环使的概率是最高的。超庐波的工作原理是时差法,即
用,井筒内的介质中会含有大量的油污、泥砂、气时间差(相位差)越小,流量计的流量也越小,反
之越小的流量测量误差也就越大,所以设置流量点
泡等杂质。存储式超声流量计的发射传感器发出超
时最小的点流量应不低于5md。
声波信号后,信号经过流体传播到接收传感器,由
于有杂质和气泡的影响,信号强度不断减小,并且
结论
强度也不稳定。这些杂质的存在会对超声波的传播
(1)超声流量计的探头在标检前一一定要擦洗干
发生散射,影响超声波的直线传播,当传感器表面净,否则会影响测试精度。甚至有些污物会直接附
磨损,以及液体中夹带泥砂、气泡、油污、水生物着在超声传感器上,使传感器不能发射和接收信
或碎片堆积而引起信号的过量衰减时(除正常的扩号,造成测试失败。
散损失外),也可能产生流速测量误差。而且,声
(2)标检前排空不到位,介质中仍存留气泡,
信号可能由于碎片的多路反射而失真。
将直接影响超声流量计的测试精度。
2)井筒半径测量误差。检定过程中模拟井井
(3)稳流段的长度不标准,也将影响测试精度。
筒的半径测量误差在流量中表现出来,因为半径是
(4)由于水中含有大量的落物,导致超声测试
管积分中的一-项。为了最大限度地减小这一误信号的散射,影响测试精度,因此要保证水质,定
差,应用高精度的测量仪器在若干位置测量