外夹式超声波流量计的设计选型、实际应用及注意事项

根据转换器的安装方式，超声波流量计可分为外夹式、管段式和插入式。外夹式超声波流量计是将换能器连接到外部通道的超声波流量计。

1、设计选型

外夹式超声波流量计主要用于测量管外和管道附近的换能器安装。信号发生通道和信号接收通道是一种比较复杂的转换器安装方式，需要合适的设备穿过管道和液体介质，粗略的测量结果并不准确。因此，在选择传感器时，必须考虑传感器的防护等级，海洋石油平台根据使用环境一般选择IP56以上，另外，还需考虑传感器安装位置的选择。

阀门、泵和大功率设备应尽量远离管道安装，以免外界因素对测量结果产生重大影响。流量计探头安装时尽量将探头安装在光滑的地方，或在管道安装位置使用砂纸等抛光剂处理锈迹和沥青，或使用双工消除位置不平整。还应采用专用设备用外夹固定超声波流量计，避免影响流体流量测量的连续性。另外，由于测量管段条件复杂，难以接近和观察，便携式流量计可用于提高测量的稳定性和可靠性。

2、实际应用

根据深水油气田开发设计原则，首先考虑是测量方式可靠，即：①取样装置在运行中不会发生机械强度或电气回路故障而引起事故；②测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不会影响生产系统的安全。因此，在高温高压下冲蚀较严重的场合，不推荐使用结构强度低的靶式、涡轮或插入式流量计。参照此设计原则，南海某油气田深水开发气田所选用的为外夹式超声波流量计。

3、安装位置

为避免环境等外界因素对外夹式超声波流量计的测量结果产生重大影响，相关工作人员应连续按标准顺序安装带支架的开关、探头等器件。选择流量计的安装位置时，要考虑对直管段的要求，原则是前10D后5D，并保证流量计安装在相对平坦的位置。为确保测量管内没有异物或气泡，外夹式超声波流量计应与管子成45°安装，最好在水平中心。此外，应确保流量计安装周围没有沥青、铁锈等，必要时用砂纸等工具打磨，完成流量计安装的表面处理。安装阶段分为传感器安装和探头安装。在安装转换器时，要获得转换器的型号、类型和距离，必须输入管道的外径、壁厚、材质等参数，以便对外夹式超声波流量计进行综合分析。

与其他流量计相比，当信噪比低于10∶1时，外夹式超声波流量计会因强烈的噪声干扰而影响超声波信号的传输，从而影响测量精度。因此，转换器安装的管道可采用气体耦合进行预处理，减少液体中气体的排放，减少外界噪声对超声波流量计和测量过程的影响。安装探头时，应选择水平位置，将探头直径设置在水平或垂直管道两侧45℃以内，然后在安装位置对管道进行合理研磨。计算探头安装距离，注意探头安装在一个轴平面上。同时，应监测探头装置的防水性能。测量密封探头周围可使用硅胶，确保测量结果准确。

4、注意事项

在已知的管道材质和液体中，根据管道壁厚和管径计算外夹式高速超声波流量计的安装距离。应保证距离、流量和管道内径的误差分别为+1.0%、+1.0~+2.0%和+2.0%，使测量值与实际值一致。为保证测量值的稳定性，外置超声波流量计预热30min，根据流量计和测量管的大小，正确选择校正系数。为避免影响测量，请确保外接超声波流量计夹子的超声波信号线的长度上下游相同。另外，带外夹的超声波流量计探头是保证超声波信号强度的关键。在实际安装过程中，需要事先确定下一次移动要到达的测量位置，同时移动两个探头到达最佳检测点，确定安装距离，将设备安装在其他位置超声波外部钳形流量计的部件，以确保外夹式超声波流量计测量的有效性。

5、使用过程

超声波流量计测量管道内的流量时，可以充分发挥外夹式超声波流量计的优点，不适合上下方向的场合，尽量在单层管道上安装超声波外夹管流量计，保证测量结果保持在高精度范围内，保证原始纯超声波信号不产生误差。

审核编辑：汤梓红