CN103471665B - 液体流量超声波在线检测装置与检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液体流量超声波在线检测装置与检测方法，该液体流量超声波在线检测装置包括超声二次仪表、两个超声换能器和标准测量直管段，该标准测量直管段为外径、壁厚和材质已知的不锈钢管，该两个超声换能器以一定水平间距安装在该标准测量直管段上，两个超声换能器中的超声波发射换能器将电能转换为超声波信号，并将其发射到被测流体中，两个超声换能器中的接收换能器接收该超声波信号，经与该接收换能器连接的该超声二次仪表中的电路放大并转换为代表流量的电信号供给该超声二次仪表进行显示和计算流量。该液体流量超声波在线检测装置结构简单，安装方便，可提高时差法的测量准确性以现场校液体流量计。

Description

液体流量超声波在线检测装置与检测方法

技术领域

本发明涉及液体流量检测装置，特别是涉及到一种液体流量超声波在线检测装置与检测方法。

背景技术

目前中石化各单位有大量用于内部交接和注水计量的各种口径的水流量计。但以往的离线检定方式由于影响既影响生产费用又高，已不能满足正常的生产需要。目前普遍推广使用在线校准方式是运用便携式液体超声流量计进行在线校准，其优点是既不影响生产（流量计不需要拆卸、流程不需要切换）又可以保证流量计的计量准确度。

尽管液体超声流量计的在线校准方式为石化各单位解决了计量中的困难，但由于便携式超声流量计的使用需要满足一定的要求，才能保证其良好的测量精度。目前中石化各单位在用的水流量计现场测试条件各不相同，有的根本达不到进行校准的条件，从而影响了测量过程的准确性。为了使目前采用的液体超声流量计现场校准这一方法能够更好地为石化行业服务，提高这种方法的准确性、保证使用中的科学性和规范性，我们发明了一种新的液体流量超声波在线检测装置与检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供可提高时差法的测量准确性以现场校液体流量计的液体流量超声波在线检测装置与检测方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：液体流量超声波在线检测装置，该液体流量超声波在线检测装置包括超声二次仪表、两个超声换能器和标准测量直管段，该标准测量直管段为外径、壁厚和材质已知的不锈钢管，该两个超声换能器以一定水平间距安装在该标准测量直管段上，两个超声换能器中的超声波发射换能器将电能转换为超声波信号，并将其发射到被测流体中，两个超声换能器中的接收换能器接收该超声波信号，经与该接收换能器连接的该超声二次仪表中的电路放大并转换为代表流量的电信号供给该超声二次仪表进行显示和计算流量。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该液体流量超声波在线检测装置还包括水平刻度线，该水平刻度线位于该标准测量直管段的水平方向上，以调整该两个超声换能器的水平间距。

该液体流量超声波在线检测装置还包括定位线，该定位线位于标准测量直管段的水平方向上，以使该两个超声换能器处于同一个水平线上。

将该液体流量超声波在线检测装置安装在被校准流量计的后面，并在安装时保持该定位线所在平面保持水平。

该液体流量超声波在线检测装置还包括圆周刻度线，该圆周刻度线位于该标准测量直管段的圆周方向上，通过该圆周刻度线进行该两个超声换能器的定位，使该两个换能器在通过直径所在的水平剖面上。

该液体流量超声波在线检测装置还包括查看和清洗视窗和视窗螺丝，该查看和清洗视窗通过该视窗螺丝固定在该标准测量直管段上，以观测该标准测量直管段上信号反射点的清洁程度。

通过拆卸该视窗螺丝拆卸该查看和清洗视窗，以清洗该标准测量直管段上的该信号反射点。

将该标准测量直管段的外径、壁厚、材质以及该两个超声换能器的安装方式输入该超声二次仪表，以计算该两个超声换能器间的水平间距。

本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：液体流量超声波在线检测方法，该液体流量超声波在线检测方法使用液体流量超声波在线检测装置进行检测，该液体流量超声波在线检测方法包括：步骤1，将该液体流量超声波在线检测装置安装在工艺测量管道上的被校准流量计的后面；步骤2，将该液体流量超声波在线检测装置的两个换能器以一定水平间距安装在该液体流量超声波在线检测装置的标准测量直管段上；步骤3，该液体流量超声波在线检测装置的超声二次仪表测量工艺管道内液体的累积和瞬时流量以及流速；以及步骤4，在单位时间内比较该液体流量超声波在线检测装置和被校准流量计的累积流量，计算出该被校准流量计的相对示值误差，以校准该被校准流量计。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，在安装该液体流量超声波在线检测装置时，保持该液体流量超声波在线检测装置上的定位线所在平面保持水平。

在步骤3中，通过该定位线保证该两个超声换能器处于同一个水平线上，并通过该液体流量超声波在线检测装置上的水平刻度线调整该两个超声换能器的水平间距。

在步骤2之前，将该标准测量直管段的材质、壁厚、外径以及安装方式输入该超声二次仪表，以计算该两个超声换能器的水平间距。

在步骤3中，通过该液体流量超声波在线检测装置的圆周刻度线进行该两个超声换能器的定位，使该两个换能器在通过直径所在的水平剖面上，并通过该液体流量超声波在线检测装置上的水平刻度线调整该两个超声换能器的水平间距。

本发明中的液体流量超声波在线检测装置，把超声换能器安装在标准测量直管段上，并可实现超声换能器的准确定位，保证信号的接收和发射质量，其结构简单，安装方便。本发明中的液体流量超声波在线检测装置与检测方法与现有技术相比较具有如下优点：

1、带有长度刻度和圆周刻度线的标准测量管可以实现超声换能器的准确定位，提高了时差法的测量准确性。

2、标准管段选用壁厚已知的耐腐蚀的316L不锈钢材质，保证了测量时输入材质、壁厚等基本参数的准确性。

3、具有自维护和自清洁功能。

4、带有观测窗可以定期观测测量管内壁的积垢情况。

5、通过可拆卸观测窗可以定期对探头发射点和反射点进行附着物的清理，保证信号的发射质量。

附图说明

图1为本发明的液体流量超声波在线检测装置的一具体实施例的结构图；

图2为本发明的液体流量超声波在线检测装置的一具体实施例的剖面图；

图3为本发明的液体流量超声波在线检测装置的另一具体实施例中使用Z法进行流量检测时的超声换能器的安装示意图；

图4为本发明的液体流量超声波在线检测装置在使用时的示意图；

图5为本发明的液体流量超声波在线检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的液体流量超声波在线检测装置的一具体实施例的结构图。该液体流量超声波在线检测装置由定位线1、查看和清洗视窗2、超声换能器3、水平刻度线4、视窗螺丝5、圆周刻度线6、标准测量直管段7和超声二次仪表（内部部件，图中未标注）组成。标准测量直管段7为外径、壁厚和材质已知的不锈钢管，超声换能器3安装在标准测量直管段7上。超声二次仪表连接于超声换能器3。超声换能器3中的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，超声换能器3中的接收换能器接收到的超声波信号，经超声二次仪表中的电路放大并转换为代表流量的电信号供给超声二次仪表进行显示和计算。这样就实现了流量的检测和显示。安装距离的计算已经由超声二次仪表中的固化软件进行。

图2为本发明的液体流量超声波在线检测装置的一具体实施例的剖面图，使用的是V法进行流量的检测。定位线1位于标准测量直管段7的水平方向上，通过定位线1保证两个超声换能器3处于同一个水平线上，保证信号的接收和发射质量。通过标准测量直管段7上的水平刻度线4来迅速调整超声换能器的水平间距，该水平间距已由超声二次仪表计算出来。

图3为本发明的液体流量超声波在线检测装置的另一具体实施例中使用Z法进行流量检测时的超声换能器的安装示意图。当采用Z法测量时，圆周刻度线6位于标准测量直管段7的圆周方向上，通过圆周刻度线6来快速进行两个超声换能器3的定位，使两个超声换能器3在通过直径所在的水平剖面上，这样发射和接收的声波信号最强，保证发射和接收信号质量。Z法进行流量检测主要依据是对称原理，超声换能器3工作时必须保证发射和接收声波质量，由于每个超声换能器3制作好以后，其发射和接收的声波的入射角是固定的，所以只有保证两个超声换能器在安装时处于对称时才能保证测量结果的准确性。对于Z法安装。首先在圆周刻度线6上确定好其中一个超声换能器3位置A，这样可以按照对称原则，找到在圆周的另一个对称点A¹（平分周长），然后根据前期超声二次仪表计算出的安装距离，根据水平刻度线4找到另一个超声换能器3安装点B，把超声换能器固定在这个点B上即可。

由于标准测量直管段7内壁有附着物会影响超声换能器3信号的接收和发射质量，在标准测量直管段7设计了查看和清洗视窗2，该查看和清洗视窗2通过该视窗螺丝5固定在该标准测量直管段7上，可以随时观测标准测量直管段7信号反射点的清洁程度，通过拆卸查看和清洗视窗2上的视窗螺丝5可以把查看和清洗视窗2拆卸下来，定期对管道信号反射点进行清理保证信号质量。

图4为本发明的液体流量超声波在线检测装置在使用时的示意图，图5为本发明的液体流量超声波在线检测方法的流程图。如图4和图5所示，在运用本发明的液体流量超声波在线检测装置对被检流量计（如电磁流量计）进行校准前，在步骤501，首先将工艺测量管道13上的被校准流量计12的后面，将带有法兰的液体流量超声波在线检测装置11永久安装好。安装液体流量超声波在线检测装置11时保证两侧的定位线1所在平面保持水平。流程进入到步骤502。

在步骤502，每次用液体流量超声波在线检测装置11对被校准流量计12进行校准时，首先将标准测量直管段的材质、壁厚、外径以及安装方式输入超声二次仪表，以计算超声换能器安装距离。流程进入到步骤503。

在步骤503，按照计算显示出来的超声换能器安装距离，将两个超声换能器按照要求安装在标准测量直管段上面。此时，当使用V法进行流量的检测时，通过定位线保证两个超声换能器处于同一个水平线上，通过水平刻度线来迅速调整超声换能器的水平间距。当使用Z法进行流量检测时，在圆周刻度线上确定好其中一个超声换能器位置，这样可以按照对称原则，找到在圆周的另一个对称点A¹（平分周长），然后根据前期超声二次仪表计算出的安装距离，根据水平刻度线找到另一个超声换能器安装点。流程进入到步骤504。

在步骤504，测量工艺管道内液体的累积和瞬时流量以及流速。流程进入到步骤505。

在步骤505，在单位时间内比较液体流量超声波在线检测装置11和被校准流量计12的累积流量，即可计算出被校准流量计12的相对示值误差，从而达到被校准流量计12的目的。流程结束。

Claims (5)

1.液体流量超声波在线检测装置，其特征在于，该液体流量超声波在线检测装置包括超声二次仪表、两个超声换能器和标准测量直管段，该标准测量直管段为外径、壁厚和材质已知的不锈钢管，该两个超声换能器以一定水平间距安装在该标准测量直管段上，两个超声换能器中的超声波发射换能器将电能转换为超声波信号，并将其发射到被测流体中，两个超声换能器中的接收换能器接收该超声波信号，经与该接收换能器连接的该超声二次仪表中的电路放大并转换为代表流量的电信号供给该超声二次仪表进行显示和计算流量；该液体流量超声波在线检测装置还包括水平刻度线，该水平刻度线位于该标准测量直管段的水平方向上，以调整该两个超声换能器的水平间距；该液体流量超声波在线检测装置还包括定位线，该定位线位于标准测量直管段的水平方向上，以使该两个超声换能器处于同一个水平线上；该液体流量超声波在线检测装置还包括圆周刻度线，该圆周刻度线位于该标准测量直管段的圆周方向上，通过该圆周刻度线进行该两个超声换能器的定位，使该两个换能器在通过直径所在的水平剖面上；该液体流量超声波在线检测装置还包括查看和清洗视窗和视窗螺丝，该查看和清洗视窗通过该视窗螺丝固定在该标准测量直管段上，以观测该标准测量直管段上信号反射点的清洁程度。

2.根据权利要求1所述的液体流量超声波在线检测装置，其特征在于，将该液体流量超声波在线检测装置安装在被校准流量计的后面，并在安装时保持该定位线所在平面保持水平。

3.根据权利要求1所述的液体流量超声波在线检测装置，其特征在于，通过拆卸该视窗螺丝拆卸该查看和清洗视窗，以清洗该标准测量直管段上的该信号反射点。

4.根据权利要求1所述的液体流量超声波在线检测装置，其特征在于，将该标准测量直管段的外径、壁厚、材质以及该两个超声换能器的安装方式输入该超声二次仪表，以计算该两个超声换能器间的水平间距。

5.液体流量超声波在线检测方法，其特征在于，该液体流量超声波在线检测方法使用如权利要求1所述的液体流量超声波在线检测装置进行检测，该液体流量超声波在线检测方法包括：

步骤1，将该液体流量超声波在线检测装置安装在工艺测量管道上的被校准流量计的后面；

步骤2，将该液体流量超声波在线检测装置的两个换能器以一定水平间距安装在该液体流量超声波在线检测装置的标准测量直管段上；

步骤3，该液体流量超声波在线检测装置的超声二次仪表测量工艺管道内液体的累积和瞬时流量以及流速；以及

步骤4，在单位时间内比较该液体流量超声波在线检测装置和被校准流量计的累积流量，计算出该被校准流量计的相对示值误差，以校准该被校准流量计；

在步骤1中，在安装该液体流量超声波在线检测装置时，保持该液体流量超声波在线检测装置上的定位线所在平面保持水平；

在步骤3中，通过该定位线保证该两个超声换能器处于同一个水平线上，并通过该液体流量超声波在线检测装置上的水平刻度线调整该两个超声换能器的水平间距；

在步骤2之前，将该标准测量直管段的材质、壁厚、外径以及安装方式输入该超声二次仪表，以计算该两个超声换能器的水平间距；

在步骤3中，通过该液体流量超声波在线检测装置的圆周刻度线进行该两个超声换能器的定位，使该两个换能器在通过直径所在的水平剖面上，并通过该液体流量超声波在线检测装置上的水平刻度线调整该两个超声换能器的水平间距。