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污水、废水测量中超声波流量计的运用

点击次数:376  发布日期:2018-06-19  【打印此页】  【关闭
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  油田污水回灌是合理开发利用水资源,节约能源和保护环境的有效途径。废水回注量是否适合地层结构的优化以及油藏压力的恢复和维护直接影响采收率,因此污水流量计的精度非常重要。野外污水流量计的拆卸比较困难,往往没有备用流量计。因此,超声波流量计的在线校准方法通常在现场使用。近年来,随着油田对污水测量的重视,超声波流量计的现场校准方法得到了广泛的应用,同时也暴露出流量计精度不高的问题。本文结合超声波流量计的原理和现场应用经验,通过现场测试和数据分析探讨了超声波流量计在污水流量计校准中的适应性。
1超声波流量计原理探讨超声波流量计在污水计校准中的适应性
  常用的超声波流量计有两个原理:时间差分法和多普勒法。
1.1时差法原理
  超声波信号处于流体中,信号传播速度快,正向流时传播时间短;信号传播速度慢并且在逆流流动时传播时间长。流体中的声波信号沿反流方向的传播时间存在差异,并且该差异是瞬时的。计算流体流量。时差法更适合测量纯液体,液体或气泡较多的悬浮物质会阻碍声脉冲的正常传播,导致测量异常。
1.2多普勒原理
  超声波信号通过微小浮子(悬浮物或微小气泡)散布在传播路径上,超声波接收器可以接收到散射的超声波信号。发射信号的频率受多普勒效应的影响,并成为接收信号的不同频率。这两个频率之间的差异与流体流量具有明确的定量关系,从中可以计算流体流量。多普勒流量计不能测量清洁液体,只能测量约50mg / L以上的浊度。同时,多普勒方法的精度低于时间差分方法的精度,一般为2.0,即2%满量程误差(2%F.S.)。
2超声波流量计注意事项
  近年来,随着超声波流量计在污水流量计在线校准中的应用越来越广泛,流量计精度低的问题逐渐暴露出来,主要是由于非标准操作和流量计本身。
2.1操作不规范
  在管道方面,技术人员通常不遵循标准的操作程序。如果不准确测量管道的外径,周长,壁厚,接触温度等,这些参数将对原始数据校正超声波流量计产生重要影响。
  在安装方法上,技术人员往往根据管道尺寸和信号强度选择安装方式,往往选择流量计的默认双声道模式。正确的安装方法是:在大型管道和复杂环境中应采用单声道;当小管道和信号非常强时,应该选择多条声音路径。
  在安装位置方面,技术人员经常随意放置超声波探头,不确定管道污水是否满,是重要的测量条件。正确的安装位置是:探头应放置在管道的水平中间位置;准确的测量只能在管道满的情况下才能进行,并且流体的垂直管道可以保证全流量。
  另外,现场管线内衬的类型和厚度等重要参数往往难以获得,这些也严重影响流量计的精度。
2.2超声波流量计问题
  首先是时差法和多普勒流量计的选择。时差式流量计适用于纯液体测量,精度优于±1.0%;多普勒流量计适用于50mg / L的浊度流体上方。因此,在污水流量计校准中选用两种主流量计非常重要。一般情况下,当管道中的污水比较干净时,可采用时差法;当污水相对浑浊时,应使用多普勒方法。但是,清洁或阴天污水很难在现场定量定义。因此,对于使用这两个原理的流量计没有通用的方法,这会导致流量计本身的测量不准确,更不用说校准污水流量计。
  其次,超声波接收也存在缺陷。通过在管道中发送和接收超声波信号来测量超声波以测量流体流量。因此,将测量由管道材料引起的超声波材料的折射,由超声波引起的流体中杂质的反射和散射以及随机存在于流体中的气泡和杂质的含量。有不稳定的影响。油田污水中含有大量的原油,砾石,气泡,化学物质等,管道内部环境复杂多变,严重影响测量精度。
  超声波流量计在污水流量计的在线校准中不准确。在过去的一年中,使用了26台合格的污水流量计来传输参考流量计,并对4台超声波流量计进行了现场在线校准。通过大量的测试和数据分析,讨论超声波流量计在废水计量校准中的作用。
3.1流量计的选择
  为了制造测试代表,便携式超声波流量计采用来自国外知名厂商的时差型A和多普勒B型,并且各国家知名制造商的时差型C和多普勒D型都是合格。在验证期间。 26个污水流量计经检测合格后首次使用,并在验证期内。
3.2测试注意事项
  本测试严格遵循超声波流量计附带的说明以及本文第3章中提到的注意事项。流量计安装的管道直管段符合“前十天五年”的要求。在测试中选择用于安装流量计的管道是去年的新管道,以避免由于管道内壁的腐蚀导致超声波信号接收质量不高的问题。
3.3测试内容
  首先将污水流量计分别安装在污水管道中,然后将污水流量计转移到参考流量计和便携式超声波流量计进行数据比对,比较内容为60分钟内的累计流量。为了分析不同浊度级污水中时差法和多普勒流量计的测量精度,本次测试中,同一管线的污水采样与数据对比同时进行。采样周期为5min,试验结束后,将12次水样放入样品桶中搅拌均匀,用浊度仪测定污水浊度。本试验中,一般水质浊度小于50mg / L;浊度≥50mg/ L。水质差。
  测试数据见表1,其中流量表示污水流量计60分钟内的累计流量; A,B,C,D是60分钟内四种超声波流量计的累计流量;与同样的污水流量计相比排名四个超声波流量计的误差按升序排列。
在表1中,“ - ”表示由于接收信号的差异,超声波流量计不显示累积流量,并且超声波流量计累积误差> 20%的流量表明测量误差是由于质量差接收到的信号。对表1中的数据进行分类,以获得一般水质和水质差的情况下4个流量计的误差统计。表2和表3分别显示了正常和劣质水质的流量计误差统计。
表1超声波流量计和污水流量计测试数据的比较
 
  从表2和表3可以看出,当试验水质正常时(浊度<50mg / L),时差流量计有效数据(误差<20%)为13,占总试验数数据(32)40.63%;未显示4例,占总检测数据的12.5%(32)。在水质差(浊度≥50mg/ L)的情况下,多普勒流量计的有效数据(误差<20%)为4,占总检验数据(32)的12.5%;这种类型的流量计没有不显示的情况。
当管径大(流量> 300m3 / h)时,流量计在两种水质条件下只有一个有效测量数据,占本实验数据的20%(20)。
  同时,表2和表3也验证了时差流量计仅适用于测量更纯的流体,而多普勒流量计仅适用于测量浊度(浊度≥50 mg / L)的流体。
表2一般水质的流量计误差统计
 
表3水质差的流量计误差统计
 
3.4测试结论和建议
通过对本实验的数据分析,得出结论:
1)两种超声波流量计不适合在线校准废水计。 由于管道条件复杂,流量计测量区域随机出现杂质和气泡计。 时差法流量计在一般水质中只有有效数据的40.63%(误差<20%),多普勒流量计较差。 水质有效数据(误差<20%)仅占12.5%,远低于国家标准。
2)大口径污水管道由于流体复杂而不适合非接触式流量计测量。 大直径的污水层层流动,杂质和气泡随机出现在仪器测量区域,显着增加了测量误差的可能性。
     建议在有条件的情况下,将油田污水流量计送到实验室进行核查。


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