液體流量超聲波在線檢測裝置與檢測方法
【專利摘要】本發明提供一種液體流量超聲波在線檢測裝置與檢測方法，該液體流量超聲波在線檢測裝置包括超聲二次儀表、兩個超聲換能器和標準測量直管段，該標準測量直管段為外徑、壁厚和材質已知的不銹鋼管，該兩個超聲換能器以一定水平間距安裝在該標準測量直管段上，兩個超聲換能器中的超聲波發射換能器將電能轉換為超聲波信號，并將其發射到被測流體中，兩個超聲換能器中的接收換能器接收該超聲波信號，經與該接收換能器連接的該超聲二次儀表中的電路放大并轉換為代表流量的電信號供給該超聲二次儀表進行顯示和計算流量。該液體流量超聲波在線檢測裝置結構簡單，安裝方便，可提高時差法的測量準確性以現場校液體流量計。
【專利說明】液體流量超聲波在線檢測裝置與檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液體流量檢測裝置，特別是涉及到一種液體流量超聲波在線檢測裝置與檢測方法。
【背景技術】
[0002]目前中石化各單位有大量用于內部交接和注水計量的各種口徑的水流量計。但以往的離線檢定方式由于影響既影響生產費用又高，已不能滿足正常的生產需要。目前普遍推廣使用在線校準方式是運用便攜式液體超聲流量計進行在線校準，其優點是既不影響生產(流量計不需要拆卸、流程不需要切換)又可以保證流量計的計量準確度。
[0003]盡管液體超聲流量計的在線校準方式為石化各單位解決了計量中的困難，但由于便攜式超聲流量計的使用需要滿足一定的要求，才能保證其良好的測量精度。目前中石化各單位在用的水流量計現場測試條件各不相同，有的根本達不到進行校準的條件，從而影響了測量過程的準確性。為了使目前采用的液體超聲流量計現場校準這一方法能夠更好地為石化行業服務，提高這種方法的準確性、保證使用中的科學性和規范性，我們發明了一種新的液體流量超聲波在線檢測裝置與檢測方法。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供可提高時差法的測量準確性以現場校液體流量計的液體流量超聲波在線檢測裝置與檢測方法。
本發明的目的可通過如下技術措施來實現:液體流量超聲波在線檢測裝置，該液體流量超聲波在線檢測裝置包括超聲二次儀表、兩個超聲換能器和標準測量直管段，該標準測量直管段為外徑、壁厚和材質已知的不銹鋼管，該兩個超聲換能器以一定水平間距安裝在該標準測量直管段上，兩個超聲換能器中的超聲波發射換能器將電能轉換為超聲波信號，并將其發射到被測流體中，兩個超聲換能器中的接收換能器接收該超聲波信號，經與該接收換能器連接的該超聲二次儀表中的電路放大并轉換為代表流量的電信號供給該超聲二次儀表進行顯示和計算流量。
[0005]本發明的目的還可通過如下技術措施來實現:
該液體流量超聲波在線檢測裝置還包括水平刻度線，該水平刻度線位于該標準測量直管段的水平方向上，以調整該兩個超聲換能器的水平間距。
[0006]該液體流量超聲波在線檢測裝置還包括定位線，該定位線位于標準測量直管段的水平方向上，以使該兩個超聲換能器處于同一個水平線上。
[0007]將該液體流量超聲波在線檢測裝置安裝在被校準流量計的后面，并在安裝時保持該定位線所在平面保持水平。
[0008]該液體流量超聲波在線檢測裝置還包括圓周刻度線，該圓周刻度線位于該標準測量直管段的圓周方向上，通過該圓周刻度線進行該兩個超聲換能器的定位，使該兩個換能器在通過直徑所在的水平剖面上。[0009]該液體流量超聲波在線檢測裝置還包括查看和清洗視窗和視窗螺絲，該查看和清洗視窗通過該視窗螺絲固定在該標準測量直管段上，以觀測該標準測量直管段上信號反射點的清潔程度。
[0010]通過拆卸該視窗螺絲拆卸該查看和清洗視窗，以清洗該標準測量直管段上的該信號反射點。
[0011]將該標準測量直管段的外徑、壁厚、材質以及該兩個超聲換能器的安裝方式輸入該超聲二次儀表，以計算該兩個超聲換能器間的水平間距。
[0012]本發明的目的也可通過如下技術措施來實現:液體流量超聲波在線檢測方法，該液體流量超聲波在線檢測方法使用液體流量超聲波在線檢測裝置進行檢測，該液體流量超聲波在線檢測方法包括:步驟1，將該液體流量超聲波在線檢測裝置安裝在工藝測量管道上的被校準流量計的后面；步驟2，將該液體流量超聲波在線檢測裝置的兩個換能器以一定水平間距安裝在該液體流量超聲波在線檢測裝置的標準測量直管段上；步驟3，該液體流量超聲波在線檢測裝置的超聲二次儀表測量工藝管道內液體的累積和瞬時流量以及流速；以及步驟4，在單位時間內比較該液體流量超聲波在線檢測裝置和被校準流量計的累積流量，計算出該被校準流量計的相對示值誤差，以校準該被校準流量計。
[0013]本發明的目的還可通過如下技術措施來實現:
在步驟I中，在安裝該液體流量超聲波在線檢測裝置時，保持該液體流量超聲波在線檢測裝置上的定位線所在平面保持水平。
[0014]在步驟3中，通過該定位線保證該兩個超聲換能器處于同一個水平線上，并通過該液體流量超聲波在線檢測裝置上的水平刻度線調整該兩個超聲換能器的水平間距。
[0015]在步驟2之前，將該標準測量直管段的材質、壁厚、外徑以及安裝方式輸入該超聲二次儀表，以計算該兩個超聲換能器的水平間距。
[0016]在步驟3中，通過該液體流量超聲波在線檢測裝置的圓周刻度線進行該兩個超聲換能器的定位，使該兩個換能器在通過直徑所在的水平剖面上，并通過該液體流量超聲波在線檢測裝置上的水平刻度線調整該兩個超聲換能器的水平間距。
[0017]本發明中的液體流量超聲波在線檢測裝置，把超聲換能器安裝在標準測量直管段上，并可實現超聲換能器的準確定位，保證信號的接收和發射質量，其結構簡單，安裝方便。本發明中的液體流量超聲波在線檢測裝置與檢測方法與現有技術相比較具有如下優點:
1、帶有長度刻度和圓周刻度線的標準測量管可以實現超聲換能器的準確定位，提高了時差法的測量準確性。
[0018]2、標準管段選用壁厚已知的耐腐蝕的316L不銹鋼材質，保證了測量時輸入材質、壁厚等基本參數的準確性。
[0019]3、具有自維護和自清潔功能。
[0020]4、帶有觀測窗可以定期觀測測量管內壁的積垢情況。
[0021]5、通過可拆卸觀測窗可以定期對探頭發射點和反射點進行附著物的清理，保證信號的發射質量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的液體流量超聲波在線檢測裝置的一具體實施例的結構圖； 圖2為本發明的液體流量超聲波在線檢測裝置的一具體實施例的剖面圖；
圖3為本發明的液體流量超聲波在線檢測裝置的另一具體實施例中使用Z法進行流量檢測時的超聲換能器的安裝示意圖；
圖4為本發明的液體流量超聲波在線檢測裝置在使用時的示意圖；
圖5為本發明的液體流量超聲波在線檢測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]為使本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
[0024]如圖1所示，圖1為本發明的液體流量超聲波在線檢測裝置的一具體實施例的結構圖。該液體流量超聲波在線檢測裝置由定位線1、查看和清洗視窗2、超聲換能器3、水平刻度線4、視窗螺絲5、圓周刻度線6、標準測量直管段7和超聲二次儀表(內部部件，圖中未標注)組成。標準測量直管段7為外徑、壁厚和材質已知的不銹鋼管，超聲換能器3安裝在標準測量直管段7上。超聲二次儀表連接于超聲換能器3。超聲換能器3中的超聲波發射換能器將電能轉換為超聲波能量，并將其發射到被測流體中，超聲換能器3中的接收換能器接收到的超聲波信號，經超聲二次儀表中的電路放大并轉換為代表流量的電信號供給超聲二次儀表進行顯示和計算。這樣就實現了流量的檢測和顯示。安裝距離的計算已經由超聲二次儀表中的固化軟件進行。
[0025]圖2為本發明的液體流量超聲波在線檢測裝置的一具體實施例的剖面圖，使用的是V法進行流量的檢測。定位線I位于標準測量直管段7的水平方向上，通過定位線I保證兩個超聲換能器3處于同一個水平線上，保證信號的接收和發射質量。通過標準測量直管段7上的水平刻度線4來迅速調整超聲換能器的水平間距，該水平間距已由超聲二次儀表計算出來。
[0026]圖3為本發明的液體流量超聲波在線檢測裝置的另一具體實施例中使用Z法進行流量檢測時的超聲換能器的安裝示意圖。當采用Z法測量時，圓周刻度線6位于標準測量直管段7的圓周方向上，通過圓周刻度線6來快速進行兩個超聲換能器3的定位，使兩個超聲換能器3在通過直徑所在的水平剖面上，這樣發射和接收的聲波信號最強，保證發射和接收信號質量。Z法進行流量檢測主要依據是對稱原理，超聲換能器3工作時必須保證發射和接收聲波質量，由于每個超聲換能器3制作好以后，其發射和接收的聲波的入射角是固定的，所以只有保證兩個超聲換能器在安裝時處于對稱時才能保證測量結果的準確性。對于Z法安裝。首先在圓周刻度線6上確定好其中一個超聲換能器3位置A，這樣可以按照對稱原則，找到在圓周的另一個對稱點A1 (平分周長)，然后根據前期超聲二次儀表計算出的安裝距離，根據水平刻度線4找到另一個超聲換能器3安裝點B，把超聲換能器固定在這個點B上即可。
[0027]由于標準測量直管段7內壁有附著物會影響超聲換能器3信號的接收和發射質量，在標準測量直管段7設計了查看和清洗視窗2，該查看和清洗視窗2通過該視窗螺絲5固定在該標準測量直管段7上，可以隨時觀測標準測量直管段7信號反射點的清潔程度，通過拆卸查看和清洗視窗2上的視窗螺絲5可以把查看和清洗視窗2拆卸下來，定期對管道信號反射點進行清理保證信號質量。[0028]圖4為本發明的液體流量超聲波在線檢測裝置在使用時的示意圖，圖5為本發明的液體流量超聲波在線檢測方法的流程圖。如圖4和圖5所示，在運用本發明的液體流量超聲波在線檢測裝置對被檢流量計(如電磁流量計)進行校準前，在步驟501，首先將工藝測量管道13上的被校準流量計12的后面，將帶有法蘭的液體流量超聲波在線檢測裝置11永久安裝好。安裝液體流量超聲波在線檢測裝置11時保證兩側的定位線I所在平面保持水平。流程進入到步驟502。
[0029]在步驟502，每次用液體流量超聲波在線檢測裝置11對被校準流量計12進行校準時，首先將標準測量直管段的材質、壁厚、外徑以及安裝方式輸入超聲二次儀表，以計算超聲換能器安裝距離。流程進入到步驟503。
[0030]在步驟503，按照計算顯示出來的超聲換能器安裝距離，將兩個超聲換能器按照要求安裝在標準測量直管段上面。此時，當使用V法進行流量的檢測時，通過定位線保證兩個超聲換能器處于同一個水平線上，通過水平刻度線來迅速調整超聲換能器的水平間距。當使用Z法進行流量檢測時，在圓周刻度線上確定好其中一個超聲換能器位置，這樣可以按照對稱原則，找到在圓周的另一個對稱點A1 (平分周長)，然后根據前期超聲二次儀表計算出的安裝距離，根據水平刻度線找到另一個超聲換能器安裝點。流程進入到步驟504。
[0031]在步驟504，測量工藝管道內液體的累積和瞬時流量以及流速。流程進入到步驟505。
[0032]在步驟505，在單位時間內比較液體流量超聲波在線檢測裝置11和被校準流量計12的累積流量，即可計算出被校準流量計12的相對示值誤差，從而達到被校準流量計12的目的。流程結束。
【權利要求】
1.液體流量超聲波在線檢測裝置，其特征在于，該液體流量超聲波在線檢測裝置包括超聲二次儀表、兩個超聲換能器和標準測量直管段，該標準測量直管段為外徑、壁厚和材質已知的不銹鋼管，該兩個超聲換能器以一定水平間距安裝在該標準測量直管段上，兩個超聲換能器中的超聲波發射換能器將電能轉換為超聲波信號，并將其發射到被測流體中，兩個超聲換能器中的接收換能器接收該超聲波信號，經與該接收換能器連接的該超聲二次儀表中的電路放大并轉換為代表流量的電信號供給該超聲二次儀表進行顯示和計算流量。
2.根據權利要求1所述的液體流量超聲波在線檢測裝置，其特征在于，該液體流量超聲波在線檢測裝置還包括水平刻度線，該水平刻度線位于該標準測量直管段的水平方向上，以調整該兩個超聲換能器的水平間距。
3.根據權利要求1所述的液體流量超聲波在線檢測裝置，其特征在于，該液體流量超聲波在線檢測裝置還包括定位線，該定位線位于標準測量直管段的水平方向上，以使該兩個超聲換能器處于同一個水平線上。
4.根據權利要求3所述的液體流量超聲波在線檢測裝置，其特征在于，將該液體流量超聲波在線檢測裝置安裝在被校準流量計的后面，并在安裝時保持該定位線所在平面保持水平。
5.根據權利要求1所述的液體流量超聲波在線檢測裝置，其特征在于，該液體流量超聲波在線檢測裝置還包括圓周刻度線，該圓周刻度線位于該標準測量直管段的圓周方向上，通過該圓周刻度線進行該兩個超聲換能器的定位，使該兩個換能器在通過直徑所在的水平剖面上。
6.根據權利要求1所述的液體流量超聲波在線檢測裝置，其特征在于，該液體流量超聲波在線檢測裝置還包括查看和清洗視窗和視窗螺絲，該查看和清洗視窗通過該視窗螺絲固定在該標準測量直管段上，以觀測該標準測量直管段上信號反射點的清潔程度。
7.根據權利要求6所述的液體流量超聲波在線檢測裝置，其特征在于，通過拆卸該視窗螺絲拆卸該查看和清洗 視窗，以清洗該標準測量直管段上的該信號反射點。
8.根據權利要求1所述的液體流量超聲波在線檢測裝置，其特征在于，將該標準測量直管段的外徑、壁厚、材質以及該兩個超聲換能器的安裝方式輸入該超聲二次儀表，以計算該兩個超聲換能器間的水平間距。
9.液體流量超聲波在線檢測方法，其特征在于，該液體流量超聲波在線檢測方法使用液體流量超聲波在線檢測裝置進行檢測，該液體流量超聲波在線檢測方法包括: 步驟1，將該液體流量超聲波在線檢測裝置安裝在工藝測量管道上的被校準流量計的后面； 步驟2，將該液體流量超聲波在線檢測裝置的兩個換能器以一定水平間距安裝在該液體流量超聲波在線檢測裝置的標準測量直管段上； 步驟3，該液體流量超聲波在線檢測裝置的超聲二次儀表測量工藝管道內液體的累積和瞬時流量以及流速；以及 步驟4，在單位時間內比較該液體流量超聲波在線檢測裝置和被校準流量計的累積流量，計算出該被校準流量計的相對示值誤差，以校準該被校準流量計。
10.根據權利要求9所述的液體流量超聲波在線檢測方法，其特征在于，在步驟I中，在安裝該液體流量超聲波在線檢測裝置時，保持該液體流量超聲波在線檢測裝置上的定位線所在平面保持 水平。
【文檔編號】G01F1/66GK103471665SQ201210186096
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月7日 優先權日:2012年6月7日
【發明者】王宏偉, 朱成義, 靳小蘋, 劉燦, 李高峰, 鄒德超, 于文娟, 王志剛, 李力民, 寇軍 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術檢測中心