一、測量石油輸送流量的儀表種類(lèi)

當今工業(yè)生產(chǎn)中實(shí)際投入使用的流量傳感器有很多種類(lèi)型，所使用的原理和方法也各不相同，如果從單單從檢測原理上分類(lèi)，主要可分為“聲、光、熱、力、電”等原理。以行業(yè)內通常的分類(lèi)法則為分為容積式、差壓式、浮子式、渦輪式、電磁式、渦街式、插入式、外夾式、管段式、便攜式等等。不同種類(lèi)的流量計適應的流體介質(zhì)不同，待測流體介質(zhì)導電性較好的適宜使用電磁式流量計。而超波流量計則更擅長(cháng)于在大管徑、大流量、高密度、高速度和長(cháng)距離輸送要求的測量工況條件，因此對于大管徑的流量測量選擇超聲波流量計應該是一個(gè)優(yōu)化方案之一。

二、超聲波流量計的發(fā)展歷程

世界上首臺超聲波流量計出現在上世紀的德國，距離現在已有80多年的歷史。近幾年來(lái)，隨著(zhù)科技發(fā)展日新月異，全球進(jìn)入一個(gè)以數字化、自動(dòng)化、信息化為主導的新型工業(yè)**中，高速數字信號的處理技術(shù)與微處理技術(shù)的快速發(fā)展為超聲波流量計發(fā)展提供了技術(shù)升級的強大活力。同時(shí)，伴隨著(zhù)流量計探頭新材料和新的加工工藝的出現以及聲道配置等技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)超聲波流量計的技術(shù)優(yōu)勢將更為強勁，發(fā)展勢頭更加迅猛。

三、石油輸送流量監測儀表的選型

超聲波流量計的系統構成包括換能器和主機。換能器也就是傳感器，按照傳感器的安裝方式不同，又可以將超聲波流量計分為外夾式、管段式和插入式超聲波流量計。

3.1 外夾式超聲波流量計

外夾式又稱(chēng)外貼式超聲波流量計，它是產(chǎn)生早，用戶(hù)熟悉且應用廣泛的超聲波流量計，特點(diǎn)是使用時(shí)不會(huì )與被測量介質(zhì)接觸，適于測量不易接觸和觀(guān)察的流體以及大管徑流量，不在管道內安裝儀器則不會(huì )改變介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)及產(chǎn)生附加阻力。正因為超聲波流量計屬于非接觸式儀表，所以它的安裝和檢修均不會(huì )影響生產(chǎn)管線(xiàn)的正常運行。外夾式超聲波流量計是石油輸送過(guò)程流量監測儀器的*佳選擇類(lèi)型。

3.2 管段式超聲波流量計

生產(chǎn)企業(yè)中某些管道因材質(zhì)疏松、聲波傳送效果差，或者管道內壁銹蝕、有襯里等原因，致使聲波信號在傳輸過(guò)程中衰減嚴重，用外夾式超聲波流量計無(wú)法正常測量，因而催生了管段式超聲波流量計。

管段式超聲波流量計就是把換能器和測量管連成一個(gè)整體安裝在管道中間進(jìn)行流體流量的超聲波檢測。它的優(yōu)點(diǎn)是測量精度高，缺點(diǎn)是安裝和檢修時(shí)必須停止流體輸送。

3.3 插入式超聲波流量計

插入式超聲波流量計的使用介于外夾式和管段式之間。安裝時(shí)一般需要斷流安裝，如果通過(guò)專(zhuān)用工具也可以實(shí)現非斷流安裝。其測量精度優(yōu)于外夾式超聲波流量計，相對管段式超聲波流量計稍差。

四、超聲波流量計的檢測原理

封閉管道用上超聲波流量計的測量原理有5種，現在使用多的是傳播時(shí)間法和多普勒法兩大類(lèi)。

4.1 傳播時(shí)間法超聲波流量計檢測原理

傳播時(shí)間法的測量原理是：聲波在流體中傳播時(shí)，沿著(zhù)流體流動(dòng)的順流和逆流方向受到的影響不同，換能器接收到的聲波就不同，接收到的信號通過(guò)轉換器轉換成代表流量的電信號供給顯示和計算儀表進(jìn)行顯示和計算。

外夾式超聲波流量計主要采用傳輸時(shí)間差法測量流量。超聲波穿過(guò)流體順流和逆流時(shí)間不同，其時(shí)間差Δt與流體速度V成正比，介質(zhì)流速越快，“ΔT”就越大。

4.2 多普勒法超聲波流量計的檢測原理

聲波在流體介質(zhì)中傳播時(shí)，經(jīng)流體中顆粒反射回換能器的頻率不同，這一現象被稱(chēng)稱(chēng)為多普勒效應。所謂多普勒測量原理，就是依據聲波的多普勒效應計算出流體的流量。

使用超聲波測量流體流量時(shí)選擇傳播時(shí)間法還是多普勒法？其主要判斷要素是：液體潔凈程度或雜質(zhì)含量，測量精度要求。

五、超聲波流量計使用中常見(jiàn)問(wèn)題及原因分析

（1）管道上已打磨光滑，但安裝測量時(shí)信號始終很弱，無(wú)法測量?？赡茉虬ǎ?）管道內壁結垢較多，超聲波衰減較嚴重，無(wú)法測量；2）管道有內襯，內襯與管道之間有間隙，導致聲波不能穿透，無(wú)法測量；3）耦合計干涸，失去作用；4）介質(zhì)含雜、氣泡增多或介質(zhì)糊住探頭；5）探頭位置發(fā)生變化；6）探頭老化；7）探頭電纜接觸**。

（2）超聲波流量計產(chǎn)生流量讀數不穩定?？赡茉虬ǎ?）測量點(diǎn)直管短，不符合測量要求；2）介質(zhì)含有氣體或雜質(zhì)且不穩定；3）儀表故障。

（3）超聲波流量計信號很弱，波形差，讀數不穩定?？赡茉虬ǎ?）安裝探頭位置不正確（前10D后5D）；2）參數設置出錯；3）管道使用多年使內壁結垢太厚；4）有氣泡或渦流；5）管徑與探頭測量范圍不匹配。

六、通過(guò)超聲波流量計可以判斷流體在管道輸送過(guò)程中是否存在泄漏

管道運輸以其特有的經(jīng)濟、便攜、**等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應用于石油、天然氣等液體、氣體、漿液的運輸中，并且已成為與鐵路、公路、航空、水運并駕齊驅的五大運輸行業(yè)之一。但是，隨著(zhù)輸送管線(xiàn)的增長(cháng)和使用年限的延長(cháng)，以及管道的腐蝕、磨損等自然或人為原因，管道泄露事故的發(fā)生時(shí)不可避免的。管道的泄露既影響正常生產(chǎn)，又造成經(jīng)濟損失、環(huán)保隱患和能源浪費。

目前，已經(jīng)產(chǎn)生了一種超聲波流量計輸油管道泄漏監測方法，突出了超聲波流量計的原理及技術(shù)特點(diǎn)，提高了定位精度，降低監測費用。

七、本文總結

外夾式超聲波流量計作為一種工作性能和測量效果特別的流量?jì)x表，無(wú)論是在測量安裝的方便性和性?xún)r(jià)比有著(zhù)其它類(lèi)型儀表無(wú)法比擬的優(yōu)勢，因為外夾式超聲波流量計在石油管道上的使用，無(wú)需切割管道，不僅減少了施工費用，減少了工作量，同時(shí)也保證了管道的**，并且因為測量?jì)x表是管道外置方式，非常利于儀表的安裝、清洗和維護，為管線(xiàn)的正常運營(yíng)和維護提供了很好的保障。