张宝坤

摘要：现阶段我国的超声流量计大都应用于天然气贸易计量上，而对于在原油计量的应用，我国还没有相应的标准。针对超声流量计用在原油计量中的应用做了方案的论证：针对海上平台空间有限的特点，相关工作人员决定采用标准体积管与基准流量计共同检定的方案，，这样既确保了计量的精度，又减小了流量计的重量以及尺寸。既降低了运营和维护成本，又避免了能耗，进而充分满足国内对原油计量的需求。

关键词：超声流量计;原油计量;应用

前言

自20世纪70年代以来，液体超声流量计的作用，主要是为了清污水的测量，一般来说，利用液体超声流量计测量清污水，其测量结果的不确定度会低于0.5%。也正是由于气体多声道超声流量计的出现，使得许多公司受到启发，开始开发出可应用在原油计量中的多声道超声流量计，这种多声道流量计测量结果的不确定度可以达到0.2%。

测量准确度高、无压力损失、可双向测量、测量范围宽、自诊断功能强大以及无可动部件是多声道液体超声流量计的特点，再加上超声流量计在原理上，不会受到大管径的限制，与同口径的其他流量计相比较，超声流量计在大口径和高压液体流量测量方面有着明显的优势，因而对于更高的上限流量，也可进行测量。

一、超声流量计的优势

我国目前的超声波技术相对而言较为成熟，同现如今常用的原油外输计量的容积式流量计相比较，有着较为明显的优势。超声波流量计同容积式流量计相比较，超声流量计的流通能力比较大、量程比宽，在相同的流量工况条件下，超声波流量计的尺寸和重量会比容积式流量计小很多，因而，针对对海上平台的整体布置而言，十分有利[1]。

再加上超声流量计内部由于没有可动的部件，因而在实际的使用过程中，基本上不需要维护，且维护成本也很低，致使整体的运营成本也比较低。但容积式流量计的运营成本却很高，一般来说，容积式流量计的维修周期是三年一大修，而在维修的过程中还要更换内部轴承和转子，且维修费用和重新买一台容积式流量计的价格相差无几。

除此之外，由于超声波流量计不用插入被测流场中，也就没有了压力损失，再加上超声流量计本身耗能比较小，尤其是对大流量的计量来说，节能效益更加明显，这样不仅极大地降低了泵的运营成本，又符合当前环保节能的要求。

二、超声流量计的测量原理

超声流量计的主要应用方式是时间差法，是所使用的超声流在液体中，根据顺流和逆流时间的不同而计算出来的结果。不仅如此，流体的流速也有相应的计算公式，超声波逆流传播时间、超声波传播路径、超声波顺流时间、流体传播路径所呈现的角度以及超声波传播路径等特点，都会影响流体的流速。

三、超声流量计在原油计量中应用

（一）运营和流体因素的影响

1.声道和污染故障

通常而言，介质中的气体或者是固化物，有可能会削弱或是将信号完全阻断，一般来说，固化物含量和含气率是被限制在一定的范围内的，在1%和5%以下。若是要在原油计量中应用超声流量计，则再少的含量都会影响超声流量计的性能。

譬如管道中的沉积物以及传感器断面上结垢，又或者是析出结晶，也会对流量计的准确度造成影响。流量计的有效内径会因边界层的厚度变化而减小。若是发现传感器的端面上出现了沉积物，那么也会缩短传播的时间。另外，剖面平均速度测量的准确度，也会受到流速分布表面粗糙度不同改变的影响。

像是多声道超流量计会对内径变化进行自动补偿，而超声流量计则有所不同，不同的生产厂家利用不同的流速积分控制方法，也会让超声流量计受到不同的安装影响，进而出现不同的结果。

2.运行工况

在超声换能器的正常工作压力范围内，压力的使用变化也会对超声流量计的性能造成影响。这是由于流体的温度同流体中的声速之间存在着函数关系，使得流体的温度也会产生变化，进而对超声流量计的准确度造成不小的影响。

3.噪音和脉动流

倘若脉动流同超声换能器发射的频率同步时，就很容易会出现误差结果。这是由于液体超声换能器的发射频率一般在1～5MHz之间，气体是在100～300kHz之间，而高频噪音的频率一般是在10～100kHz之间。因而，在超声流量计的计量管路中，若是降低靠近超声流量计的压力调节阀和半开阀，就很容易出现超声噪音。就算经过了T型弯头的反射，也还是会影响超声流量计的性能。

（二）安装因素的影响

影响超声流量计的一个重要问题是安装因素。这是由于我国目前针对超声流量计还缺乏明确统一的标准，来确定超声流量计管段的长度，这也就不利于已有计量工作的规范化开展。另外，若是超声流量计的声道数量比较多，且在测量不同路径已有的平均流动速度时，也能在一定程度上避免速度分布的影响，但却很容易受到流动速率的影响。

（三）检定液体超声波流量计因素的影响

检定液体超声流量计的要求，是要有更大的检定容积，且事先不能经过动能的转换，进而有效提高原油计量的准确度。但这样也会导致不好的结果，致使液体超声流量计的返乡时间有所降低，增加了检定容积的難度，进而提高应用成本。

结束语

综上所述，超声流量计在原油计量中的应用，极大地改善了能源的损耗问题，当前原油计量的精度也已满足我国原油计量的需求，且流速越大，原油计量的精度就越高[2]。但实际应用过程中，不可控制的干扰因素仍旧存在，像是超声流量计的稳定性、流速的波动性、外部噪音以及震动等因素，都有可能增大外输精度的不确定度，因此，超声流量计应用在原油计量中还需要进一步的试验。相信在未来，随着技术的不断发展，超声流量计的应用范围会越来越广。

参考文献：

[1]何骁勇，洪毅，高军，等.液超声流量计用于原油贸易交接计量跟踪研究[J].仪器仪表用户.2018，（7）.1-5.

[2]聂文.影响超声波流量计计量准确性的因素与对策[J].石油化工自动化.2017，（2）.57-59.doi：10.3969/j.issn.1007-7324.2017.02.015.