摘 要： 文章分析了勝利油田污水計量的現(xiàn)狀和存在的問題，并分析了存在這些問題的原因。在此基礎(chǔ)上，提出了運用超聲波流量計檢測污水流量計這一有效途徑，同時也分析了在實際應(yīng)用中應(yīng)該注意的一些問題。
關(guān)鍵字： 超聲波流量計 時差法 污水計量 在線檢測
1. 勝利油田污水計量現(xiàn)狀
油田污水回注計量是對油井進行合理配注的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，油田生產(chǎn)中每天產(chǎn)生大量的工業(yè)污水，由各聯(lián)合站通過計量儀表將這些污水回注，如果計量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確將會造地質(zhì)產(chǎn)水量、污水處理量和注水量三者不吻合的現(xiàn)象，影響了注采方案的實施。目前勝利油田有在用大口徑注水流量計500臺左右，這些流量計在污水計量中起著十分重要的作用。但由于勝利油田還不具備檢定大口徑流量計的能力，所以許多用戶只能將儀表拆卸下來送到油田以外進行檢定，這種方法費時、費力有時還耽誤生產(chǎn)。有的用戶因工藝流程的原因無法拆卸儀表，造成了儀表使用多年而無法檢定的狀況。為此，我們經(jīng)過現(xiàn)場的實驗論證，提出了采用超聲波流量計對油田大口徑污水計量儀表進行在線測試的方法來解決大口徑污水流量計的檢定問題。
2.超聲波流量計的工作原理及特點
2.1 工作原理超聲波按測量原理分類有：傳播時間法、多普勒效應(yīng)法等，目前廣泛應(yīng)用的是傳播時間法。它的基本原理如圖所示。
高頻聲脈沖從上游換能器A傳送到下游接收換能器B的時間為
而從下游換能器B傳送到上游接收換能器A的時間為
式中，L——聲道距離；C——液體中的聲速；——聲道和管道軸向的夾角；V——管道中平均軸向流速。
由上式可推導(dǎo)出
可以看出流體流速V與時間差有關(guān)，測出tBA-tAB即可得到流速V。
2.2 特點
（1）超聲波流量計的流量測量準(zhǔn)確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、密度、電導(dǎo)率等參數(shù)的影響，可制成非接觸及便攜式測量儀表。
（2）超聲波流量計可適應(yīng)多種管徑測量和多種流量范圍測量，同其它原理的流量計相比，超聲波流量計一般量程比可達300：1，不產(chǎn)生壓損，全線性測量范圍以及低維護量的特點。
（3）超聲波流量計由內(nèi)置電池操作，適合在無外接電源條件下的場合使用。
（4）超聲波流量計對管道材質(zhì)要求較低，管道材料可以是金屬、塑料、玻璃等材質(zhì)制成的。
3.應(yīng)用超聲波流量計實現(xiàn)準(zhǔn)確計量的方法
3.1 探頭位置的選擇。流量計上游應(yīng)的直管段長度應(yīng)在10D以上，下游的直管段長度不低于5D，如果安裝點上游有彎頭應(yīng)保證30D的直管段長度。安裝探頭應(yīng)盡量水平安裝同時應(yīng)使兩個探頭在同一軸線上，同時應(yīng)盡量選用廠家配套的專用偶合劑。
3.2 在流量計前段裝有1米左右不銹鋼的直管段。由于水質(zhì)差的原因，普通碳鋼的管道內(nèi)壁很容易結(jié)垢，從而影響聲波信號的準(zhǔn)確接收。所以根據(jù)油田污水計量的特點，可以采取在探頭安裝點加上1米的不銹鋼管段，這樣的做不僅可以保證壁厚的測量精度，同時可以最大限度地保證信號接收強度，從而準(zhǔn)確測量。
3.3 合理地選用超聲波流量計。目前，超聲波流量計的種類很多，如果選型不當(dāng)，會造成測量精度不高，甚至流量無法測量等結(jié)果。
（1）時差法超聲波流量計是目前應(yīng)用范圍最為廣泛的超聲波流量計。它主要用來測量潔凈的液體流量，在自來水和工業(yè)用水領(lǐng)域，得到廣泛應(yīng)用。此外它也可以測量雜質(zhì)含量不高的均質(zhì)流體，如污水等介質(zhì)的流量，而且精度可達±1.5%。實際應(yīng)用表明，選用時差式超聲波流量計，對相應(yīng)流體的測量都可以得到滿意的結(jié)果。
（2）多譜勒式超聲波流量計只能用于測量含有適量顆粒或氣泡的流體，要注意它對被測介質(zhì)要求比較苛刻，不能是潔凈水，同時雜質(zhì)含量要求相對穩(wěn)定，才可以正常測量，否則，在實際運用中會出現(xiàn)較大的測量誤差。
4.超聲波流量計現(xiàn)場應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個問題
4.1參數(shù)的準(zhǔn)確測量。根據(jù)超聲波的測量原理可以看出，管道的外徑和壁厚的測量值都與流速有關(guān)，所以測量時應(yīng)保證外徑和壁厚準(zhǔn)確。測量外徑應(yīng)選擇游標(biāo)卡尺進行測量，測量壁厚時應(yīng)多選擇幾個測量點進行測量，然后取其平均值作為壁厚參數(shù)輸入。
4.2 探頭的正確安裝。
（1）探頭的安裝位置應(yīng)滿足直管段的要求，前10D，后5D。
（2）確定探頭正確的安裝方式。超聲波流量計應(yīng)用最多的方式有二種探頭安裝方式，即z法和V法。z法一般用于大口徑的管道測量，這種方法的優(yōu)點是信號損失小，缺點是聲程短不適用于小口徑管道測量；V法一般適用于小口徑管道測量，這種方法的優(yōu)點是聲程較長，可得較佳時間分辨能力。在水平管道上傳感器最好裝在管道截面積“9點或3點鐘”的位置，這樣可避免其他安裝方式位置時氣泡集于頂部，顆粒沉于底部流動給測量帶來的影響。
（3）探頭安裝處管線表面應(yīng)光滑，并涂有適量的超聲波專用耦合劑，保證探頭和管壁之間沒有縫隙。耦合劑太少或使用太稀的耦合劑都會造成測量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。
（4）探頭應(yīng)捆綁牢固使其與管道外壁緊緊接觸并保證其不會移動，否則會造成聲波的衰減導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。
4.3 定期去除測量管段內(nèi)壁的結(jié)垢由于污水計量中管道內(nèi)壁長時間形成的污垢很容易影響超聲波測量的準(zhǔn)確性，所以對于安裝了不銹鋼測量管段的用戶，可以定期拆卸不銹鋼測量管段進行清洗，這樣可以保證用超聲波流量計測量管道流量時的準(zhǔn)確，最大限度地降低由于管道內(nèi)壁結(jié)垢等原因所帶來的影響。
5.結(jié)語
5.1 運用超聲波流量計可以實現(xiàn)污水流量計的在線測量，不影響用戶的正常生產(chǎn)。
5.2 便攜式多普勒超聲波流量計由于體積小、易于攜帶、安裝方便等特點，與以往的離線檢定相比省去了被檢污水流量計的拆遷、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，有些大口徑污水流量計在設(shè)計安裝時未考慮以后的檢定問題，所以根本無法進行離線檢定，采用超聲波流量計進行在線檢測可以為用戶節(jié)省很多的費用。
