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实例分析超声波流量计计量准确度的影响因素


文章日期:2017-06-17|阅读数:


本文介绍了DANIEL超声波流量计工作原理,并结合中石化西北油田分公司某配气门站现场实际使用情况,对噪声及气质条件对超声波流量计计量准确度的影响进行了分析并制定了控制对策.

1..前言

中石化两北油田分公司某配气门站采用目前比较先进的DANIEL气体超声波流量计进行计量交接。超声波流量计有着其它流量计不可比拟的优势,为了使其优势在实际生产中得到更好的应用,我们通过对其工作原理进行分析,并结合生产实际,对影响计量准确度的若干因素进行了分析并制定控制对策,寻求***佳的运行状态.实现经济效益***大化目标。

2.超声波流量计测量原理

DANEL超声波流量计是时间直通式超声波流量计,声波由一个探头发

射,另一个接收,不经管壁反射,声波由上游向下游传输的时间f由于声波被气流推动)小于声波由下游向上游传输的时间(声波被气流反向阻挡),通过上、下游测得的传输时间差可以计算出气流的平均速度,从而计算出气体流量。

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3.影响计量准确度的现场因素分析

 

根据超声波流量计的工作原理及现场运行情况分析,噪声干扰、气体所含杂质对超声波流量计计量系统准确度影响较为明显。

 

3.1噪声

 

某配气门站发现--台3400型超声波流量计工作不正常,瞬时流量频繁出现漂移,上下游计量结果偏差较大。使用Meterlink软件连接超声波流量计后,发现各个声道工作状态均不正常,A、B和C声道出现黄色警示,D通道出现红色报警:噪音干扰来自超声波流量计上游。经分析,造成该情况产生的原因为现场工艺管线连接中,流量计与调压阀为直管段连接,并且距离较近,调压阀所产生噪音对流量计计量产生影响。

根据超声波流量计原理,结合实际情况具体分析如下:3.1.1噪声产生的原因由于具有较大压降的(调压阀)或气液过滤器(分离器)等设备能够产生一定频率范围的超声波噪声,当噪声的频率范围在超声波流量计的工作频率范围内时,就会对流量计的信号检测系统产生影响, 如果不及时处理,会导致流量计传输时间的测量错误,从而引起计量的失败.噪声产生的大小依据阀门、气液过滤器的结构,设计压降的不同而不同。产生的噪声一旦形成.就会沿着阀门、气液过滤器的前、后管壁传播.当前、后有足够的压降时(卸/P a O.5),噪声干扰会使超声波无法按照正常的次序完成超声波脉冲的接收。

 

3.1.2噪声对超声波流量计的影响流量计本身的超声波工作范围在80—180Ⅺiz之间,中心频率为120KHz,对于四声道、八个探头的超声波流量计而言,对于相同的频率噪声反应状况是不同的,不能简单的通过一个参数反映噪声对流量计的影响。当过滤器/阀门/管道等组成的系统的噪声信号不在此范围内,流量计的计量不会受到任何影响;当阀门,管道等组成的噪声信号在此范围内时,流量计的计量可以通过信号滤波器和整形来减小阀门,管道系统噪声的影响,但当噪声频率在120 KHz时,会导致流量计无法获取正常的计量信号,从而影响计量。

3.2天然气气质对超声波流量计计量的影响随着气田、管道行业发展,天然气净化水平日渐提高.国内天然气分输站大部分都建设有旋风分离器和过滤分离器,除去天然气中的大颗粒杂质、粉尘和液态水。但在超声波流量计长期运行中,仍有不少的脏污逐渐的堆积在探头上,对计量形成影响。

某配气门站发现一路超声波流量计运行不稳定,流量信号时有时无。使用Mctcrlink软件连接超声波流量计后,发现ABCD四个声道均出现红色报警,导致流量计无法计量。 拆出流量计探头后发现,管道内天然气气体气质太脏,粉尘太多,导致探头被粉尘包住,无法正常计量。对探头进行清理后,再次查看探头工作状态,发现探头恢复正常工作。

 

根据超声波流量计原理,结合实际情况,可以总结出气体杂质对超声波流量计计量准确度影响如下:

 

1、由于超声波在不同介质中传播速度不一致,在探头上沉积粉尘、固体污垢后,流量计检测到的上下游换能器之间的距离变小,根据公式(2),计算得到流速偏高,计量结果偏大。

 

2、根据超声波流量计原理可知,管道内径误差会引起计量结果偏差。当固体杂质、铁锈等物质附着在筒体内壁后,减小了内径,导致管道实际横截面积减小,根据公式(3),计算得到计量结果偏高。

 

3、探头积尘严重时,会导致超声波流量计无法计量。

4、减小影响因素的控制对策

针对已安装使用Daniel超声波流量计系统中存在问题,为了使仪表能够在其性能范围内准确计量,我们提出如下改进建议:

4.1减少噪音

 

a)考虑到过滤器/阀门等组成的系统噪声对超声波流量计可能产生的影响,应尽可能将计量仪表和过滤器等易产生噪声的设备分离。

 

b)在流量计与产生噪声设备间增加消除噪声的设备(消音器)、汇管或

 

安装‘T型头.以减少过滤器等产生的噪声对流量计的影响。注意:‘T’型头的设计应根据具体工艺流程、工艺操作条件、阀门类型、压降等因数综合考虑后,确定‘叮”型头的结构和形式。

 

c)使用超声波信号滤波器、整流器对噪声信号进行处理。但作用有限。4.2加强流量计运行环境稳定性

d)所有信号线屏蔽线按自控仪表规范进行接地。

e)定期标定温度变送器,压力变送器,增加在线分析仪。

0定期清洗流量计探头、整流器、直管段。

g)对天然气气质进行前段过滤t保证探头干净度。

 

 



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