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超聲波流量計與調節閥和泄漏定位系統配合在輸油管道中的應用
點擊次數：273 發布時間：2015-11-20
工業生產自動化過程控制作為一個系統的工程，需要各種類型的設備協同配套。流量儀表作為對生產的液體原料進行測量和控制的設備，是整個系統中極為重要的一環。輸油管道中的流量測量的流量計一般有電磁流量計、超聲波流量計、質量流量計、渦輪流量計等。所有這些類型的流量計產品都可以通過輸出4-20mA或其它類型的標準控制信號與外部的調節閥配合使用實現自動調節，同時也可以與泄漏定位系統配合實現定位。利用這套自動化系統可以對生產單位的正常運行和安全生產提供可靠的保證。針對于這個情況，撰寫本文對超聲波流量計在自動控制系統、及泄漏定位系統的應用進行了簡單介紹，對同樣使用超聲波流量計的輸油單位具有一定的借鑒意義。
超聲波流量計
一、超聲波流量計簡介
超聲波流量計是近十幾年來隨著集成電路技術迅速發展才開始應用的儀表，技術成熟、性價比高。特別是管道式一體型超聲波流量計，應用范圍廣泛，測量聲道可達3個，穩定性和可靠性高，可在線檢定，操作和維護成本非常低，性價比高，精度可達±0.3%。它采用* “時差法”測量原理，利用超聲波脈沖在通過液體順逆兩方向上傳播速度之差來求圓管內液體的流量，幾乎不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數的影響。
二、超聲波流量計工作原理
當超聲波束在液體中傳播時，液體的流動將使傳播時間產生微小變化，并且其傳播時間的變化正比于液體的流速，其關系符合下列表達式：
其中，θ為聲束與液體流動方向的夾角，M 為聲束在液體的直線傳播次數；D 為管道直徑，Tup 為聲束在正方向上的傳播時間，Tdown為聲束在逆方向上的傳播時間，ΔT=Tup-Tdown
三、與調節閥配合實現自動配輸
自動配比輸油系統是由給油泵、電機、電動閥門、超聲波流量計、配輸調節閥組成。自動配輸通過超聲波流量計流量計和配輸調節閥來實現，其工作流程是中洛線進口油、中原油分別經過進口油管線、中原油管線進入濮陽首站，分別進入兩條配輸管道，經過超聲波流量計給調節閥提供地介質流量實現自動調節每條管線的輸油流量，進口油、中原油按照既定的輸油比例在配輸調節閥后混合輸油。
四、與泄漏定位系統配合實現定位
安裝超聲波流量計，增加流量信號后，可以利用瞬時流量的對比區分管道泄漏與管道正常工況的變化：當管道發生泄漏時，管道上游端瞬時流量上升、壓力下降，管道泄漏端瞬時流量下降、壓力下降；管道正常工況變化時，管道上（下）游端流量、壓力同時上升或下降。利用這一特點，可以準確區分管道是否發生泄漏。
（1）當管道首末端安裝流量計后，可以采用實時模型法判斷和定位泄漏。實時模型法認為流體輸送管道是一個復雜的水力與熱力系統，根據瞬變流的水力模型和熱力模型及沿程摩阻的達西公式建立起管道的實時模型，以測量的壓力、流量等參數作為邊界條件，由模型估計管道內的壓力、流量等參數值，估計值與實測值比較，當偏差大于給定值時，即認為發生了泄漏。
（2）管道首末端安裝流量計，為需要流量計提供累計流量、瞬時流量等參數。
（3）采用管道首末端流量計提供的累計流量值，可以根據質量平衡法判斷管道是否發生泄漏，進行流量對比的時間段可以改變，以發現較小的泄漏。
（4）采用流量平衡法，需要同時測量流體的溫度，以便對流量數據進行修正。流量平衡法可以彌補這種缺點，它也是判斷管道是否發生泄漏的一種常用方法，這種方法依靠質量守恒定律，沒有泄漏時進入管道的質量流量和流出管道的質量流量是相等的。如果進入流量大于流出流量，就可以判斷出管道中間有泄漏點。對于加熱輸送的管道，還需計算沿程溫降對流體密度和體積的影響。這意味著“進多少出多少”的簡單系統在某些應用中是不夠完善的，為此質量/流量平衡法檢測管道泄漏的故障方法需要配合其它方法聯合使用。
（5）采用管道首末端流量計提供的瞬時流量值，可以根據瞬時流量的變化，準確判斷管道是否發生泄漏，排除正常的工況變化。
（6）可以建立管道的實時模型，根據實時模型法判斷是否發生泄漏以及確定泄漏發生的位置。
（7）可以采用多種方法判斷泄漏和定位泄漏。利用流量校核幫助判斷管道是否發生泄漏。
五、流量測量系統的維護要求