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    污水、廢水測量中超聲波流量計的運用

    點擊次數:4125  發布日期:2018-06-19  【打印此頁】  【關閉
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      油田污水回灌是合理開發利用水資源,節約能源和保護環境的有效途徑。廢水回注量是否適合地層結構的優化以及油藏壓力的恢復和維護直接影響采收率,因此污水流量計的精度非常重要。野外污水流量計的拆卸比較困難,往往沒有備用流量計。因此,超聲波流量計的在線校準方法通常在現場使用。近年來,隨著油田對污水測量的重視,超聲波流量計的現場校準方法得到了廣泛的應用,同時也暴露出流量計精度不高的問題。本文結合超聲波流量計的原理和現場應用經驗,通過現場測試和數據分析探討了超聲波流量計在污水流量計校準中的適應性。
    1超聲波流量計原理探討超聲波流量計在污水計校準中的適應性
      常用的超聲波流量計有兩個原理:時間差分法和多普勒法。
    1.1時差法原理
      超聲波信號處于流體中,信號傳播速度快,正向流時傳播時間短;信號傳播速度慢并且在逆流流動時傳播時間長。流體中的聲波信號沿反流方向的傳播時間存在差異,并且該差異是瞬時的。計算流體流量。時差法更適合測量純液體,液體或氣泡較多的懸浮物質會阻礙聲脈沖的正常傳播,導致測量異常。
    1.2多普勒原理
      超聲波信號通過微小浮子(懸浮物或微小氣泡)散布在傳播路徑上,超聲波接收器可以接收到散射的超聲波信號。發射信號的頻率受多普勒效應的影響,并成為接收信號的不同頻率。這兩個頻率之間的差異與流體流量具有明確的定量關系,從中可以計算流體流量。多普勒流量計不能測量清潔液體,只能測量約50mg / L以上的濁度。同時,多普勒方法的精度低于時間差分方法的精度,一般為2.0,即2%滿量程誤差(2%F.S.)。
    2超聲波流量計注意事項
      近年來,隨著超聲波流量計在污水流量計在線校準中的應用越來越廣泛,流量計精度低的問題逐漸暴露出來,主要是由于非標準操作和流量計本身。
    2.1操作不規范
      在管道方面,技術人員通常不遵循標準的操作程序。如果不準確測量管道的外徑,周長,壁厚,接觸溫度等,這些參數將對原始數據校正超聲波流量計產生重要影響。
      在安裝方法上,技術人員往往根據管道尺寸和信號強度選擇安裝方式,往往選擇流量計的默認雙聲道模式。正確的安裝方法是:在大型管道和復雜環境中應采用單聲道;當小管道和信號非常強時,應該選擇多條聲音路徑。
      在安裝位置方面,技術人員經常隨意放置超聲波探頭,不確定管道污水是否滿,是重要的測量條件。正確的安裝位置是:探頭應放置在管道的水平中間位置;準確的測量只能在管道滿的情況下才能進行,并且流體的垂直管道可以保證全流量。
      另外,現場管線內襯的類型和厚度等重要參數往往難以獲得,這些也嚴重影響流量計的精度。
    2.2超聲波流量計問題
      首先是時差法和多普勒流量計的選擇。時差式流量計適用于純液體測量,精度優于±1.0%;多普勒流量計適用于50mg / L的濁度流體上方。因此,在污水流量計校準中選用兩種主流量計非常重要。一般情況下,當管道中的污水比較干凈時,可采用時差法;當污水相對渾濁時,應使用多普勒方法。但是,清潔或陰天污水很難在現場定量定義。因此,對于使用這兩個原理的流量計沒有通用的方法,這會導致流量計本身的測量不準確,更不用說校準污水流量計。
      其次,超聲波接收也存在缺陷。通過在管道中發送和接收超聲波信號來測量超聲波以測量流體流量。因此,將測量由管道材料引起的超聲波材料的折射,由超聲波引起的流體中雜質的反射和散射以及隨機存在于流體中的氣泡和雜質的含量。有不穩定的影響。油田污水中含有大量的原油,礫石,氣泡,化學物質等,管道內部環境復雜多變,嚴重影響測量精度。
      超聲波流量計在污水流量計的在線校準中不準確。在過去的一年中,使用了26臺合格的污水流量計來傳輸參考流量計,并對4臺超聲波流量計進行了現場在線校準。通過大量的測試和數據分析,討論超聲波流量計在廢水計量校準中的作用。
    3.1流量計的選擇
      為了制造測試代表,便攜式超聲波流量計采用來自國外知名廠商的時差型A和多普勒B型,并且各國家知名制造商的時差型C和多普勒D型都是合格。在驗證期間。 26個污水流量計經檢測合格后首次使用,并在驗證期內。
    3.2測試注意事項
      本測試嚴格遵循超聲波流量計附帶的說明以及本文第3章中提到的注意事項。流量計安裝的管道直管段符合“前十天五年”的要求。在測試中選擇用于安裝流量計的管道是去年的新管道,以避免由于管道內壁的腐蝕導致超聲波信號接收質量不高的問題。
    3.3測試內容
      首先將污水流量計分別安裝在污水管道中,然后將污水流量計轉移到參考流量計和便攜式超聲波流量計進行數據比對,比較內容為60分鐘內的累計流量。為了分析不同濁度級污水中時差法和多普勒流量計的測量精度,本次測試中,同一管線的污水采樣與數據對比同時進行。采樣周期為5min,試驗結束后,將12次水樣放入樣品桶中攪拌均勻,用濁度儀測定污水濁度。本試驗中,一般水質濁度小于50mg / L;濁度≥50mg/ L。水質差。
      測試數據見表1,其中流量表示污水流量計60分鐘內的累計流量; A,B,C,D是60分鐘內四種超聲波流量計的累計流量;與同樣的污水流量計相比排名四個超聲波流量計的誤差按升序排列。
    在表1中,“ - ”表示由于接收信號的差異,超聲波流量計不顯示累積流量,并且超聲波流量計累積誤差> 20%的流量表明測量誤差是由于質量差接收到的信號。對表1中的數據進行分類,以獲得一般水質和水質差的情況下4個流量計的誤差統計。表2和表3分別顯示了正常和劣質水質的流量計誤差統計。
    表1超聲波流量計和污水流量計測試數據的比較
     
      從表2和表3可以看出,當試驗水質正常時(濁度<50mg / L),時差流量計有效數據(誤差<20%)為13,占總試驗數數據(32)40.63%;未顯示4例,占總檢測數據的12.5%(32)。在水質差(濁度≥50mg/ L)的情況下,多普勒流量計的有效數據(誤差<20%)為4,占總檢驗數據(32)的12.5%;這種類型的流量計沒有不顯示的情況。
    當管徑大(流量> 300m3 / h)時,流量計在兩種水質條件下只有一個有效測量數據,占本實驗數據的20%(20)。
      同時,表2和表3也驗證了時差流量計僅適用于測量更純的流體,而多普勒流量計僅適用于測量濁度(濁度≥50 mg / L)的流體。
    表2一般水質的流量計誤差統計
     
    表3水質差的流量計誤差統計
     
    3.4測試結論和建議
    通過對本實驗的數據分析,得出結論:
    1)兩種超聲波流量計不適合在線校準廢水計。 由于管道條件復雜,流量計測量區域隨機出現雜質和氣泡計。 時差法流量計在一般水質中只有有效數據的40.63%(誤差<20%),多普勒流量計較差。 水質有效數據(誤差<20%)僅占12.5%,遠低于國家標準。
    2)大口徑污水管道由于流體復雜而不適合非接觸式流量計測量。 大直徑的污水層層流動,雜質和氣泡隨機出現在儀器測量區域,顯著增加了測量誤差的可能性。
         建議在有條件的情況下,將油田污水流量計送到實驗室進行核查。


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