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污水、廢水測量中超聲波流量計的運用

點擊次數(shù):5107  發(fā)布日期:2018-06-19  【打印此頁】  【關(guān)閉
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  油田污水回灌是合理開發(fā)利用水資源,節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的有效途徑。廢水回注量是否適合地層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及油藏壓力的恢復(fù)和維護(hù)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(zhǔn)方法通常在現(xiàn)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(xiàn)場校準(zhǔn)方法得到了廣泛的應(yīng)用,同時也暴露出流量計精度不高的問題。本文結(jié)合超聲波流量計的原理和現(xiàn)場應(yīng)用經(jīng)驗,通過現(xiàn)場測試和數(shù)據(jù)分析探討了超聲波流量計在污水流量計校準(zhǔn)中的適應(yīng)性。
1超聲波流量計原理探討超聲波流量計在污水計校準(zhǔn)中的適應(yīng)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(zhì)會阻礙聲脈沖的正常傳播,導(dǎo)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(fā)射信號的頻率受多普勒效應(yīng)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(guān)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(zhǔn)中的應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)操作和流量計本身。
2.1操作不規(guī)范
  在管道方面,技術(shù)人員通常不遵循標(biāo)準(zhǔn)的操作程序。如果不準(zhǔn)確測量管道的外徑,周長,壁厚,接觸溫度等,這些參數(shù)將對原始數(shù)據(jù)校正超聲波流量計產(chǎn)生重要影響。
  在安裝方法上,技術(shù)人員往往根據(jù)管道尺寸和信號強(qiáng)度選擇安裝方式,往往選擇流量計的默認(rèn)雙聲道模式。正確的安裝方法是:在大型管道和復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)采用單聲道;當(dāng)小管道和信號非常強(qiáng)時,應(yīng)該選擇多條聲音路徑。
  在安裝位置方面,技術(shù)人員經(jīng)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(yīng)放置在管道的水平中間位置;準(zhǔn)確的測量只能在管道滿的情況下才能進(jìn)行,并且流體的垂直管道可以保證全流量。
  另外,現(xiàn)場管線內(nèi)襯的類型和厚度等重要參數(shù)往往難以獲得,這些也嚴(yán)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(yōu)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(zhǔn)中選用兩種主流量計非常重要。一般情況下,當(dāng)管道中的污水比較干凈時,可采用時差法;當(dāng)污水相對渾濁時,應(yīng)使用多普勒方法。但是,清潔或陰天污水很難在現(xiàn)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(dǎo)致流量計本身的測量不準(zhǔn)確,更不用說校準(zhǔn)污水流量計。
  其次,超聲波接收也存在缺陷。通過在管道中發(fā)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(zhì)的反射和散射以及隨機(jī)存在于流體中的氣泡和雜質(zhì)的含量。有不穩(wěn)定的影響。油田污水中含有大量的原油,礫石,氣泡,化學(xué)物質(zhì)等,管道內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜多變,嚴(yán)重影響測量精度。
  超聲波流量計在污水流量計的在線校準(zhǔn)中不準(zhǔn)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(jìn)行了現(xiàn)場在線校準(zhǔn)。通過大量的測試和數(shù)據(jù)分析,討論超聲波流量計在廢水計量校準(zhǔn)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(jīng)檢測合格后首次使用,并在驗證期內(nèi)。
3.2測試注意事項
  本測試嚴(yán)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(nèi)壁的腐蝕導(dǎo)致超聲波信號接收質(zhì)量不高的問題。
3.3測試內(nèi)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(zhuǎn)移到參考流量計和便攜式超聲波流量計進(jìn)行數(shù)據(jù)比對,比較內(nèi)容為60分鐘內(nèi)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(shù)據(jù)對比同時進(jìn)行。采樣周期為5min,試驗結(jié)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(zhì)濁度小于50mg / L;濁度≥50mg/ L。水質(zhì)差。
  測試數(shù)據(jù)見表1,其中流量表示污水流量計60分鐘內(nèi)的累計流量; A,B,C,D是60分鐘內(nèi)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(zhì)量差接收到的信號。對表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,以獲得一般水質(zhì)和水質(zhì)差的情況下4個流量計的誤差統(tǒng)計。表2和表3分別顯示了正常和劣質(zhì)水質(zhì)的流量計誤差統(tǒng)計。
表1超聲波流量計和污水流量計測試數(shù)據(jù)的比較
 
  從表2和表3可以看出,當(dāng)試驗水質(zhì)正常時(濁度<50mg / L),時差流量計有效數(shù)據(jù)(誤差<20%)為13,占總試驗數(shù)數(shù)據(jù)(32)40.63%;未顯示4例,占總檢測數(shù)據(jù)的12.5%(32)。在水質(zhì)差(濁度≥50mg/ L)的情況下,多普勒流量計的有效數(shù)據(jù)(誤差<20%)為4,占總檢驗數(shù)據(jù)(32)的12.5%;這種類型的流量計沒有不顯示的情況。
當(dāng)管徑大(流量> 300m3 / h)時,流量計在兩種水質(zhì)條件下只有一個有效測量數(shù)據(jù),占本實驗數(shù)據(jù)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(zhì)的流量計誤差統(tǒng)計
 
表3水質(zhì)差的流量計誤差統(tǒng)計
 
3.4測試結(jié)論和建議
通過對本實驗的數(shù)據(jù)分析,得出結(jié)論:
1)兩種超聲波流量計不適合在線校準(zhǔn)廢水計。 由于管道條件復(fù)雜,流量計測量區(qū)域隨機(jī)出現(xiàn)雜質(zhì)和氣泡計。 時差法流量計在一般水質(zhì)中只有有效數(shù)據(jù)的40.63%(誤差<20%),多普勒流量計較差。 水質(zhì)有效數(shù)據(jù)(誤差<20%)僅占12.5%,遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。
2)大口徑污水管道由于流體復(fù)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(zhì)和氣泡隨機(jī)出現(xiàn)在儀器測量區(qū)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(jìn)行核查。


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