电池供电超声水表在水计量上的应用

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    中国石油天然气股分有限公司大庆石化分公司炼油厂原油设计加工能力6 Mt/a,是能源外供大户。炼油厂新鲜水外供交接计量使用的大多数是机械式水表,漏损率一直是影响经济效益的重要指标,漏损率高的主要因素是机械式水表始动流量较高造成的。用户在实际用水过程中经常使机械式水表处在临界或低于始动流量状态下工作,造成用水量丢失导致漏损率提高。新鲜水外供耗电量是影响经济效益的另一个指标,机械式水表较大的压损会造成新鲜水外供耗电量的增加。由于水资源和能源日趋紧缺,水价和电价不断提高,改善上述两项指标不仅可以提高炼油厂的经济效益,同时对炼油厂节能、节水也有着深远的意义,选用电池供电超声水表可从根本上解决计量丢量方面的问题,真正实现精细管理。

    1　电池供电超声水表特点和测量原理及安装要求

    1.1　水表特点

    电池供电超声水表介质流速范围0.01~32.00 m/s,准确度±(0.5%~1%),无任何活动的机械部件,无压力损失和磨损,具有测量精度长期不发生变化且运行稳定、可靠的特点,用户无需设置参数,可任意角度安装。标准单节电池可连续工作6年,选配电池可连续工作10年以上。空管状态自动进入省电模式,满管状态自动进入正常测量模式。

    1.2　水表结构和测量原理

    电池供电超声水表的测量原理是利用超声波换能器产生超声波并使其在水中传播,声波在水中传播,顺流方向传播速度增大,逆流方向则减小,同一传播距离有不同的传播时间,当超声波在流动的水中传播时产生传播速度差,该速度差与水的流速成正比。水表由换能器、电子线路及流量显示、累积等系统组成,超声波发射换能器将电能转换为超声波能量,并将其发射到被测流体中,接收器接收到的超声波信号,经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算,实现了流量的测量。

    电池供电超声水表的测量原理如图1所示。

    由数学模型可推出v∝f(t₂-t₁)。由于vC vsinθ(其中vC为超生波在水中的传播流速),所以时间差t₂-t₁很短。因此时间检测分辨率小于1 ns,该指标是决定超声水表始动流量的重要因素。

    1.3　水表安装及应用注意事项

    安装超声水表,要选择流体流场分布均匀的部位,保证有足够的直管段长度,使流体形成稳定的速度分布。一般要求前直管段长度为10倍管径、后直管段长度为5倍管径。另外,要尽量远离机泵和阀门,如果有机泵,前直管段长度一般要求50倍管径,如果有流量控制阀,前直管段长度一般要求30倍管径,如果直管段长度达不到要求,测量准确度将会下降。