多声道管道式液体超声波流量计在石油范畴的实践使用

超声波流量计作为一种新式的流量丈量技能，近年来得到了飞速的开展，尤其是运用于液体介质丈量的流量计的研制与生产技能的进步十分迅猛，依照现在的开展速度，专家猜测液体超声波流量计在流量计量与丈量的范畴未来将有着更宽广的运用远景。依据行业界的相关统计数据，在许多运用工况中，多声道管道式液体超声波流量计现已逐渐成为代替传统容积式流量计和涡轮流量计，在交易结算环节中运用的事例也越来越多。

多声道管道式液体超声波流量计已在国内外的成品油和原油的交代计量站中有屡次成功的运用，例如，中海油伊拉克米桑油田区块外输计量，中海油的渤中LVDA27-2作业区，中海油-新田石油协作渠道LF7-2的外输计量撬中均已成功投用。仅从技能视点来看，多声道管道式液体超声波流量计在大流量和大口径的管道丈量中有着十分显着的优势，存在着无附加压力丢失、无可移动部件、无节省设备以及完善的自我确诊功用、便利的在线检测与保护优势等，这些无疑都是传统的容积式和涡轮式流量计无法具有的，再加上其有着其他流量计更加宽的量程比，因而正成为液体原料及石油交易交代的首选计量外表。

二、液体超声波流量计作业原理及检定难点

管道式液体超声波流量计的丈量原理是依据时差法，即当超声波在介质中传达时，会带上流体的信息，即便往复的声波信号的传达时刻发生细小的改变，时刻的改变正比于流速。多声道液体超声波流量计是经过丈量不同声道上的传达时刻差来时刻丈量与核算的。

管道式超声波流量计不同于传统的容积式流量计和涡轮流量计，其是靠电子芯片间接丈量而对外宣布核算脉冲的，此即为人工“制作”出与流量相关的脉冲（频率），因为流量脉冲和串行信号是经过核算取得，因而输出信号会落后于流体的特性，而且经过数据转化的处理，脉冲信号很可能落后于串行数据的信号。

管道式超声波流量计在其内部几条声道上进行高频率的时刻差丈量，因为流体活动存在的不稳定性，任何细小的流量扰动和脉动都会被流量计所检测到，然后导致流量计发生不均匀的脉冲输出（如图1），而这些信息是其他传统的机械性流量计而反响不出来的。

而活塞式体积管因为最大尺度的容积仍远小于API的容积引荐值，别的还有活塞式体积管在运转过程中的发射和收回能够引起流量的显着扰动，因而活塞式体积管不能直接用于标定液体超声波流量计。

综上所述，因为超声波流量计自身的原理及特色存在不均匀的脉冲输出，所以导致标定的体积管容积值巨大，大型的体积管在制作，运用，运送装置方面存在许多不方便之处，尤其是海洋石油受渠道及油轮上空间及分量的局限性，都严峻约束着超声波流量计在中海油的开展及运用。

三、液体超声波流量计的检定

由上所述，依据API标准可用球形体积管依据标准引荐的容积来挑选直接标定液体超声波流量计。可是因为海上条件的约束，不是每个项目及运用都有满意的空间来满意球形体积管，所以要在中海油的事务中寻求更新和开展，有必要要有办法来处理这个问题。

现在国际上的运用证明等精度传递理论即“活塞式体积管+标准流量计法”能够处理超声波流量计需求体积管容积大的问题，标准流量计考虑到量程规模，引荐用涡轮流量计。在流量计量范畴中有等精度传递理论，及流量量值传递时只需求满意计量学相关性基本原则，流量计在运用时和检守时流量点相同，介质相同和运用介质的物理特性相同，流量计检定和运用时几许特性相同，流量计在检定和运用过程中的操作过程相同，那么流量基准所复现的流量单位制将会同等精度传递给作业流量计。

“小容积体积管+标准流量计法”的检定办法为：

（1）先运用活塞体积管检定作为中心传递的标准流量计，在规则的流量点下，逐点进行屡次重复丈量（丈量次数不少于5次），再进行温度，压力修正后，核算出标准表在每个检定点下的均匀外表系数和对应的重复性。标准流量计检定得到的重复性已优于0.02%为宜。

（2）在相同的检定流量计和检定条件下，在规则的时刻段和规则的标准表脉冲数（一般大于10000个）内一起记载标准表流量计和超声波流量计的脉冲数以及其时遍地的温度，压力数据，此刻体积管中止运转。

（3）经过标准表的脉冲数及外表系数及其时的温度，压力，核算出流过标准表的流体体积。

（4）经过标准表的流体体积及超声波流量计处的温度，压力能够得出超声波流量计在每一个检定点下的均匀外表系数和对应的重复性。

现在“小容积体积管+标准流量计法”是液体超声波流量计的首要检定办法，国外首要的技能组织都选用本办法，而且干流的流量核算机，例如S600+，OMNI等都在控制程序中都支撑该检定办法。

小容积体积管+标准流量计的检定办法契合JJG1030-2007超声波流量计检定规程中关于现场在线检定的技能要求，能够对运用中的超声波流量计的进行检定和查验。

四、管道式液体超声波流量计在中海油交易交代的运用

中海石油旅大32-2/27-2油田项目中第一次运用液体超声波流量计作为交易交代的运用。该油田在其旅大32-2PSP渠道上装备了两套液体超声波流量计，选用一台18in活塞式体积管（容积值约120L）及一台涡轮流量计为标准表。运用本文提出的办法进行标定后得到新的流量计系数。外输作业完毕后，经过比照流量计及油罐的数据得到较好的一致性，两者之间误差小于0.02%。现在该项目现已投用两年多，得到客户的必定和好评。

随后中海油伊拉克项目选用了三套DN150的液体超声波流量计，相同配用18in活塞式体积管及一台涡轮流量计为标准表，现在现已为中海油与伊拉克油田方供给交易计量的服务。
此外，液体超声波流量计+球形体积管办法运用于中海石油-新田石油协作渠道LF7-2原油的外输计量中。

关于中海油近五年来首个FPSO，恩平油田群24-2船，现已确以为液体超声波流量计（三用一备DN250）+球形体积管（30寸双相球形体积管）的外输计量计划。2014年将投产运用。

五、本文结语

作为交易计量外表，准确性，重复性是流量计的重要参数目标，为了确保液体超声波流量计的这些目标，就应该恪守计量法规的可行的在线检定技能和办法。交易计量外表的标定是流量量值传递及溯源连中最重要的环节，国家计量检定办法对流量计的开展及运用有着严重的含义和推动效果。超声波流量计计量液态烃开展较晚，相对其他传统的流量计而言，国际上相应的标准也较少。美国石油协会API于2002年10月拟定的选用时差法超声波流量计丈量液态烃的技能标准草案，2005年1月转为正式标准API管道式MPMS管道式5.8：2005《用时差法超声波流量计计量液态烃》.我国没有液体超声波流量计计量液态烃的专项标准标准，仅在2007年发布了用于检定超声波流量计的检定规程《JJG1030-2007超声波流量计的检定规程》，该规程是一个通用的标准，尤侧重于气体超声波流量计的检定，对计量液体超声波流量计的标定的特殊性没有触及。

跟着技能的更新开展和计量标准的完善，管道式液体超声波流量计将会在中海油的丈量和计量中扮演着更重要的人物。其量程等到压损的优势，完善的电子确诊功用及低成本的保护，将为中海油低碳绿色事务的拓宽供给更大的支撑