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參與石油行業(yè)管道運(yùn)輸?shù)牧髁坑?jì)種類很多，質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、電磁流量計(jì)都相當(dāng)普遍地用于生產(chǎn)，通過(guò)流量計(jì)的測(cè)量，生產(chǎn)工作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控管道內(nèi)石油的運(yùn)輸情況，通過(guò)對(duì)管道內(nèi)石油流量數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和分析，及時(shí)判斷管道是否有泄漏點(diǎn)和泄漏點(diǎn)，從而減少了輸油管泄漏引起的經(jīng)濟(jì)損失。更重要的是，及時(shí)掌握站間石油的流速，為管道油監(jiān)測(cè)模擬和油混合量計(jì)算提供基本數(shù)據(jù)。
本文著重介紹了超聲波流量計(jì)的研制、分類及其在輸油管道中的應(yīng)用、外夾式超聲波流量計(jì)的檢測(cè)原理、對(duì)輸送式超聲波流量計(jì)不同型號(hào)的適宜選擇和幾種外夾式超聲波流量計(jì)的安裝方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。
一、測(cè)量石油運(yùn)輸流量的儀表類型
今天，工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際使用的流量傳感器有多種，使用的原理和方法不同，簡(jiǎn)單地從檢測(cè)原理分類的話，主要可以分為“聲音、光、熱、力、電”等原理。行業(yè)將通常的分類規(guī)律分類為容積、差壓、浮子、渦輪、電子、渦輪街、插入、外部剪輯、分段、便攜式等。由于不同類型的流量計(jì)，可變流體介質(zhì)不同，測(cè)試對(duì)象流體介質(zhì)的導(dǎo)電性良好，適合使用電磁流量計(jì)。另一方面，超波流量計(jì)更適合大直徑、大流量、高密度、高速和長(zhǎng)距離運(yùn)輸要求的測(cè)量條件條件條件，因此，對(duì)于大直徑流量測(cè)量，選擇超聲波流量計(jì)應(yīng)該是優(yōu)化技術(shù)之一。
二、超聲波流量計(jì)的研制
自19世紀(jì)德國(guó)出現(xiàn)世界上第一臺(tái)超聲波流量計(jì)以來(lái)，時(shí)隔80多年。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，全球進(jìn)入了以數(shù)字、自動(dòng)化、信息化為主導(dǎo)的新的產(chǎn)業(yè)革命，高速數(shù)字信號(hào)的處理技術(shù)和微處理技術(shù)的迅速發(fā)展，為超聲波流量計(jì)的開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)升級(jí)的強(qiáng)大活力。與此同時(shí)，隨著流量計(jì)探頭新材料及新加工工藝的出現(xiàn)和渠道配置等技術(shù)的發(fā)展，超聲波流量計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步加強(qiáng)，發(fā)展趨勢(shì)將進(jìn)一步加快。
三、石油運(yùn)輸流量監(jiān)測(cè)設(shè)備的選擇
超聲波流量計(jì)的系統(tǒng)配置包括電源、轉(zhuǎn)換器、接線盒、轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器(即傳感器)根據(jù)傳感器的不同安裝，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)
外夾式也稱為外部附著式超聲波流量計(jì)，是一種早已習(xí)慣使用、廣泛使用的超聲波流量計(jì)，其特點(diǎn)是使用時(shí)不與測(cè)量介質(zhì)接觸，適合于測(cè)量不容易接觸和觀察的流體和大管道徑流，如果管道中不安裝儀器，則不會(huì)改變介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)，也不會(huì)產(chǎn)生額外的阻力。超聲波流量計(jì)屬于非接觸式儀表，安裝和維護(hù)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)是輸送油過(guò)程流量監(jiān)控設(shè)備的最佳類型。
3.2管段式超聲波流量計(jì)
生產(chǎn)企業(yè)中，部分管道由于材料松動(dòng)、聲波輸送效果下降、管道內(nèi)壁腐蝕、內(nèi)襯等原因，傳輸過(guò)程中聲音信號(hào)嚴(yán)重衰減，沒(méi)有用外部鉗位超聲波流量計(jì)正確測(cè)量，導(dǎo)致管段超聲波流量計(jì)的誕生。
管段超聲波流量計(jì)是將轉(zhuǎn)換器和測(cè)量管結(jié)合起來(lái)測(cè)量管道中間流體流動(dòng)的超聲波檢測(cè)。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，安裝和維護(hù)時(shí)必須停止流體傳遞。
3.3插入超聲波流量計(jì)
插入式超聲波流量計(jì)用于外部剪輯和分段之間。安裝通常需要斷路安裝，也可以通過(guò)專用工具執(zhí)行非阻塞安裝。測(cè)量精度優(yōu)于外夾超聲流量計(jì)，略低于管段式超聲流量計(jì)。
四、超聲波流量計(jì)測(cè)試原理
封閉管道用超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理有5種，現(xiàn)在更多地使用了傳播時(shí)間法和多普勒法兩種。
4.1傳播時(shí)間超聲波流量計(jì)檢測(cè)原理
傳播時(shí)間法是以聲波在流體中傳播時(shí)，沿流體流動(dòng)的正向和反向流動(dòng)方向受到不同影響的情況下，轉(zhuǎn)換器接收的聲波不同，接收的信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換器指示流動(dòng)的電信號(hào)供給指示和計(jì)算器顯示和計(jì)算的方式測(cè)量的[2]。
外部鉗位超聲波流量計(jì)主要采用傳輸時(shí)差法測(cè)量流量。如圖4所示，超聲波隨時(shí)間差 t和流體速度FV成比例，介質(zhì)流速越快，“ t”就越大。
4.2多普勒超聲流量計(jì)檢測(cè)原理
聲波在流體介質(zhì)內(nèi)傳播時(shí)通過(guò)流體中的粒子反射回轉(zhuǎn)換器的頻率不同的現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。多普勒測(cè)量原理是根據(jù)聲波的多普勒效應(yīng)計(jì)算流體的流動(dòng)。
使用超聲波測(cè)量流體流動(dòng)時(shí)，選擇傳播時(shí)間方法還是多普勒方法？主要判斷因素是液體清潔度或雜質(zhì)含量，測(cè)量準(zhǔn)確度要求。

本文介紹了目前超聲波流量計(jì)輸油管道泄漏監(jiān)測(cè)方法，突出了超聲波流量計(jì)的原理和技術(shù)特點(diǎn)，提高了定位精度，降低了監(jiān)測(cè)成本。這篇文章摘要操作性能和測(cè)量效果作為特殊流量計(jì)的外夾式超聲波流量計(jì)具有安裝方便性和性價(jià)比不同種類儀表無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)樵谑凸艿乐惺褂猛馔鈯A超聲波流量計(jì)，不需要切斷管道，從而降低了建設(shè)成本，減少了工作量，同時(shí)確保了管道的安全，由于儀表的外部方式，對(duì)儀表的安裝、清洗和維護(hù)非常有利，對(duì)管線的正常運(yùn)行和維護(hù)非常有利。