多聲道超聲流量計在大口徑低流速雙向流管道測量中的應用

    韓國昌民技術(shù)有限公司在不斷研究和積累技術(shù)的基礎上與韓國標準研究院聯(lián)合開(kāi)發(fā)制造出多聲道超聲波流量計和液位計。自1994年以來(lái)，已在中國、日本、美國、加拿大、德國、俄羅斯和韓國取得了64項國際專(zhuān)利。昌民技術(shù)的多聲道超聲波流量計投放市場(chǎng)以來(lái)它獨到的特點(diǎn)得到了廣大用戶(hù)的認可。產(chǎn)品在韓國占有65%以上的市場(chǎng)份額。該產(chǎn)品已獲得韓國總統獎，韓國新技術(shù)獎，韓國產(chǎn)業(yè)資源部獎及優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品證書(shū)。并于2003年5月獲得韓國政府頒發(fā)的世界名牌產(chǎn)品獎。

    北京昌民技術(shù)有限公司是韓國昌民技術(shù)株式會(huì )社和北京京儀海福爾自動(dòng)化儀表有限公司（原北京自動(dòng)化儀表四廠(chǎng)）共同出資興建的中韓合資企業(yè)。公司依托韓國昌民株式會(huì )社的高新技術(shù)制造多聲道超聲波流量計和液位計^[1]。同時(shí)公司被北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì )批準為高新技術(shù)企業(yè)。

    從2003年公司成立至今，兩年來(lái)“多聲道超聲流量計”系列產(chǎn)品均取得計量器具形式批準證書(shū)，投放到中國市場(chǎng)以來(lái)，已廣泛應用于城鎮給排水、工業(yè)用水及冷卻循環(huán)水、石化企業(yè)及油田、鋼鐵企業(yè)。特別適用于管道大口徑，低流速流體的測量（其他多種流量?jì)x表遇介質(zhì)低流速時(shí)測不出流量，無(wú)法使用），使用方為經(jīng)濟核算要求精細測量瞬時(shí)量和累計量；順流和逆流量測量精度均需達標（1.0級，0.75級，0.5級，0.25級，0.2級，0.15級），流量數據長(cháng)期穩定可靠。UR-1000系列多聲道超聲流量計有數百套已被廣泛應用。

    1 UR-1000系列多聲道超聲流量計簡(jiǎn)介

    1.1 多聲道超聲流量計全系列

    該系列流量計不同規格所對應的應用場(chǎng)合如下。

    1）UR-1000（UR-EX1000）適用于自來(lái)水、工業(yè)用水、冷卻循環(huán)水、軟化水、污水、飲料；
    2）URO-EX1000用于原油、成品油、食用油；
    3）UR-1010（非滿(mǎn)管型）用于給、排水系統；
    4）UR-2000（明渠型）用于河渠、涵洞；
    5）URG-1000用于天然氣、煤氣、空氣。

    1.2 產(chǎn)品特點(diǎn)

    測量準確度高；雙向計量；低流速性好；不斷流在線(xiàn)安裝；干式標定技術(shù)；壓力損失��；測量范圍大；適用范圍廣；上下游直管段短；換能器清洗方便；冗余技術(shù)和自診斷技術(shù)；壓力或溫度信號可一同變送、二次儀表顯示；具有RTU功能及儲存功能。

    1.3 時(shí)差法和多聲道超聲流量計原理

    1）時(shí)差法超聲流量計原理。通過(guò)傳播時(shí)間差法測量超聲波脈沖傳播時(shí)間差得出介質(zhì)流速的速度式流量計。
    2）多聲道超聲流量計基本原理。把各聲道水平布置，測得流體橫截面流速分布函數，引入微積分概念，采用函數差值法，實(shí)現多聲道測量，通過(guò)對截面面積分布和流速分布對應的二重積分計算，使測量誤差最小化，詳見(jiàn)參考文獻[1]。

    1.4 具有國際專(zhuān)利的非實(shí)流標定技術(shù)（干標）

    干式標定（間接標定）是將影響測量結果的幾何參數、截面（斷面）參數、時(shí)間參數及積分演算等因素進(jìn)行實(shí)測和量化處理，將各種因素影響下的偏差進(jìn)行合成得到流量計的測量不確定度，這種間接標定流量計不確定的方法，稱(chēng)為干式檢定技術(shù)。干式檢定可在不停流的情況下在線(xiàn)對流量計的測量不確定度進(jìn)行標定。

    目前，國家級超聲流量計檢定規程正在由國家計量院編寫(xiě)，將在不長(cháng)的時(shí)間內正式出臺。

    1.5 現場(chǎng)熱開(kāi)孔式安裝

    5聲道接觸式測量，不受管壁厚度及管壁結垢影響；安裝時(shí)現場(chǎng)管道不需要斷水，可帶水帶壓作業(yè)；施工周期短，安裝安全可靠，維修維護方便。

    2 典型應用

    2.1 在北京自來(lái)水第八水廠(chǎng)的應用

    北京孫河加壓站接收的是北京順義潮白河的供水，由于水源地下水位逐年下降，供水能力由48×10⁴m³。減少到目前的32×10⁴m³。左右，來(lái)自加壓站DN1400，DN2000水管流速為0.51m/s。當供水不足時(shí)，管道內介質(zhì)的流速小于0.45m/s。過(guò)去曾安裝外夾式超聲流量計，因計量數據不穩定，準確度誤差較大，受干擾情況嚴重，僅使用不到一年被迫停用。

    后經(jīng)調查和對比，該加壓站先后在DN2000和DN1400的管線(xiàn)上在不斷水狀態(tài)下安裝了UR-1000型5聲道超聲流量計2臺。儀表精度為±0.5%，低流速（≥0.03m/s）時(shí)可測量。經(jīng)過(guò)20個(gè)月的使用，現場(chǎng)采用了體積法實(shí)測對比。該儀表達到了計量精度要求，解決了測量管道中低流速無(wú)法計量的難題。日常計量應用儀表穩定性、重復性好。被用戶(hù)高興地肯定為“全功能計量?jì)x表”。為后續高效管理提供了可靠數據。

    相繼又為該廠(chǎng)自來(lái)水出口管線(xiàn)上安裝了DN1400的3臺5聲道UR-1000型超聲流量計，低流速送出量測量精度準確、重復性穩定可靠。該站將實(shí)際消耗量除掉，達到出入口計量數據基本平衡（誤差在1%之內），為經(jīng)濟核算節能效益提供了可靠數據，如圖1所示。

    2.2 在天津大港煉油廠(chǎng)的應用

    2004年9月，大港煉油廠(chǎng)新鮮水進(jìn)廠(chǎng)供水管DN400選裝了UR-EX1000型5聲道超聲流量計1臺。作為新鮮水的監督表使用，流量計測量精度±0.5%，使用至今儀表精度準確，運行穩定正常。該廠(chǎng)計量中心認為該聲道超聲流量計是大港煉油廠(chǎng)應用多種進(jìn)口流量?jì)x表當中最準確最穩定的儀表，為計量核算提供了可靠數據，如圖2所示。

    2.3 在石家莊煉油廠(chǎng)的應用

    2004年12月底，在石家莊煉油廠(chǎng)加氫裝置循環(huán)水管線(xiàn)的進(jìn)口和出口各安裝1臺DN500UR-EX1000防爆型多聲道超聲流量計，防爆等級為C型，測量精度達±0.2%，進(jìn)出口2臺控制器顯示表并排安裝（入口總量：557577t，瞬時(shí)流量：1719.2t/h，流速：2.273m/s；出口總量：556509t，瞬時(shí)流量：1718.0t/h，流速：2.265m/s），觀(guān)察對比一目了然，使用至今計量準確運行穩定可靠，加強了成本經(jīng)濟核算，提高了管理水平。

    2.4 在華北油田（原油外輸）的應用

    2001年9月在華北油田蒙一站安裝URO-EX1000防爆型多聲道超聲流量計（DN150），替代了以前用的2臺口徑為150mm的齒輪流量計，計量精度由原來(lái)的0.5級提高到0.2級，減少了外輸誤差，該站每天的外輸量約5 000m³/d，減少外輸誤差15m³/d），經(jīng)長(cháng)期使用，用戶(hù)認為從準確度、可靠性、維護量、安全性等方面均優(yōu)于以前使用的齒輪流量計。

    2.5 在中原乙烯廠(chǎng)的應用

    2005年4月在該廠(chǎng)裂解爐裝置急冷油DN300管道上安裝1臺URO-EX1000多聲道超聲流量計，防爆等級為B級，高溫（-20~190℃）測量，目前運行穩定可靠，受到用戶(hù)好評。

    3 結束語(yǔ)

    依托韓國昌民技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)的多聲道超聲流量計逐步被廣大用戶(hù)接受。北京昌民技術(shù)有限公司以客戶(hù)滿(mǎn)意為宗旨，提供專(zhuān)業(yè)規范的全方位服務(wù)。為適應中國市場(chǎng)需要，大力支持中國現代化建設，該公司成立兩年后，韓國昌民公司的技術(shù)研發(fā)部已于2004年年底遷入中國北京。為中國用戶(hù)的各種特殊需要作專(zhuān)門(mén)的服務(wù)；為降低成本（逐步減價(jià)）和服務(wù)方便及時(shí)，于2005年初再次加大資本投入，逐步擴大，在中國（北京大興工業(yè)開(kāi)發(fā)區生產(chǎn)基地）加工制造該系列儀表的主要零部件，并不斷發(fā)展專(zhuān)門(mén)的技術(shù)服務(wù)隊伍。愿為中國的跨世紀工程（南水北調、西氣東輸、西電東送和聞名于世的“三峽”工程）之中的水、油、氣等介質(zhì)的輸送計量做出新貢獻。

    參考文獻：

    1 張琳.韓國昌民技術(shù)有限公司多聲道超聲流量計應用服務(wù)在中國.石油化工自動(dòng)化，2003，（4）：79~81