利用超声波对水流量计进行在线检定
1. 概述
针对油田现场情况,对超声波水流量计在油田的应用进行了初步探讨。利用超声波水流量计在不影响正常供水的情况下,对解决油田在用的大口径水流量计在线校准问题以及有效提高水计量仪表的在线使用精度等都有着十分重要的意义。
超声波流量计做为大口径管线在线校准仪表,有着其它仪表所无法比拟的优点:① 在不影响被检仪表正常工作的情况下,可管外安装校准;② 便于携带,安装方便;③ 不妨碍流动,无压力损失量;④ 无可动部件,维修率低、稳定性好。
超声波流量计有多种形式:传播速度差法、多普勒法、听音法。传播速度差法包括相位差法、声循环法、时间差法。做为大口径管线在线校准仪表,选用时间差法。从安装角度讲,时间差法超声波流量计可分为外夹式和插入式。外夹式超声波流量计便于携带,安装方便,但在使用过程中,受使用环境影响较大,而插入式超声波流量计受使用环境影响较小。
2. 实验室试验
2000年4月,在中国石油天然气集团公司计量测试研究所的水流量标定管线上,对康乐创1010P外夹式超声波流量计和丹弗斯SONOKIT插入式时差法超声波流量计进行了实验室测试。首先设计制做了DN300、DN150两段插入式时差法超声波流量计测量管段,为了能方便插入式换能器的拆装,设计制做了球阀式换能器护套。检测方法是对插入式时差法超声波流量计测量管段的参数进行精确测量,如外径、壁厚、探头间距、声道夹角、通道间距等,然后把参数输入二次表。把测量管段连接到检测设备上进行检测。康乐创1010P外夹式超声波流量计用超声波测厚仪测试管线壁厚,试验采用容积法对流量计进行检测,标定装置精度达到2‰。
试验结果是超声波流量计在配备标准测量直管段情况下,清水管线完全可以达到1%的计量精度,而且管径越大精度越高,管径越大稳定性越好。当现场情况不能完全满足仪表计量技术要求时,如前直管段长度不够或水中悬浮物超标及管线有沉沙或液体不满管情况下,达不到所要求的计量精度。外夹式超声波流量计清水管线也可以达到1%的计量精度,但在操作过程中客观因素影响较大,必须专业人员进行操作。
3. 现场试验
根据实验室试验结果可以看出,超声波流量计在大口径管线上,在50m3/h流量点到900m3/h流量点测得的相对误差小于1%,重复性误差小于0.29%。是大口径水流量计在线校准的理想方法,但这毕竟是在非常理想的实验室条件下得出的结论,为此,2000年12月在大庆油田采油六厂的喇二联清水交接口进行了对康乐创1010P外夹式超声波流量计和丹弗斯SONOKIT插人式时差法超声波流量计现场试验。实验间总面积70m2,温度、湿度、清洁度、振动和通风等均达到试验要求的条件,试验管线外径273mm,直管线长10m,试验采用标准表法,标准表是精度为0.5级的XLD-03智能电磁流量计。该流量计测量范围为100~4000m3/h。
丹弗斯SONOKIT插人式时差法超声波流量计检测方法是现场在清水管线上带压打孔,焊接插入式超声波流量计换能器护套,安装换能器,测定参数输入二次表。然后用阀门控制,选五个流量点对插入式超声波流量计进行测试。
康乐创1010P外夹式超声波流量计检测方法是用超声波测厚仪测试管线壁厚,对探头安装点打磨、上藕合剂,Z法安装,将参数输入二次表。然后用阀门控制,选五个流量点对插入式超声波流量计进行测试。
现场试验结果与实验室试验结果完全一样,严格按操作规程操作,超声波流量计可以达到1% 的计量精度,而且管径越大精度越高,管径越大稳定性越好。