根據(jù)轉(zhuǎn)換器的安裝方式，超聲波流量計(jì)可分為外夾式、管段式和插入式。外夾式超聲波流量計(jì)是將換能器連接到外部通道的超聲波流量計(jì)。

1、設(shè)計(jì)選型

外夾式超聲波流量計(jì)主要用于測(cè)量管外和管道附近的換能器安裝。信號(hào)發(fā)生通道和信號(hào)接收通道是一種比較復(fù)雜的轉(zhuǎn)換器安裝方式，需要合適的設(shè)備穿過(guò)管道和液體介質(zhì)，粗略的測(cè)量結(jié)果并不準(zhǔn)確。因此，在選擇傳感器時(shí)，必須考慮傳感器的防護(hù)等級(jí)，海洋石油平臺(tái)根據(jù)使用環(huán)境一般選擇IP56以上，另外，還需考慮傳感器安裝位置的選擇。

閥門、泵和大功率設(shè)備應(yīng)盡量遠(yuǎn)離管道安裝，以免外界因素對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生重大影響。流量計(jì)探頭安裝時(shí)盡量將探頭安裝在光滑的地方，或在管道安裝位置使用砂紙等拋光劑處理銹跡和瀝青，或使用雙工消除位置不平整。還應(yīng)采用專用設(shè)備用外夾固定超聲波流量計(jì)，避免影響流體流量測(cè)量的連續(xù)性。另外，由于測(cè)量管段條件復(fù)雜，難以接近和觀察，便攜式流量計(jì)可用于提高測(cè)量的穩(wěn)定性和可靠性。

2、實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)深水油氣田開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)原則，首先考慮是測(cè)量方式可靠，即：①取樣裝置在運(yùn)行中不會(huì)發(fā)生機(jī)械強(qiáng)度或電氣回路故障而引起事故；②測(cè)量?jī)x表無(wú)論在正常生產(chǎn)或故障情況下都不會(huì)影響生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。因此，在高溫高壓下沖蝕較嚴(yán)重的場(chǎng)合，不推薦使用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低的靶式、渦輪或插入式流量計(jì)。參照此設(shè)計(jì)原則，南海某油氣田深水開(kāi)發(fā)氣田所選用的為外夾式超聲波流量計(jì)。

3、安裝位置

為避免環(huán)境等外界因素對(duì)外夾式超聲波流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生重大影響，相關(guān)工作人員應(yīng)連續(xù)按標(biāo)準(zhǔn)順序安裝帶支架的開(kāi)關(guān)、探頭等器件。選擇流量計(jì)的安裝位置時(shí)，要考慮對(duì)直管段的要求，原則是前10D后5D，并保證流量計(jì)安裝在相對(duì)平坦的位置。為確保測(cè)量管內(nèi)沒(méi)有異物或氣泡，外夾式超聲波流量計(jì)應(yīng)與管子成45°安裝，最好在水平中心。此外，應(yīng)確保流量計(jì)安裝周圍沒(méi)有瀝青、鐵銹等，必要時(shí)用砂紙等工具打磨，完成流量計(jì)安裝的表面處理。安裝階段分為傳感器安裝和探頭安裝。在安裝轉(zhuǎn)換器時(shí)，要獲得轉(zhuǎn)換器的型號(hào)、類型和距離，必須輸入管道的外徑、壁厚、材質(zhì)等參數(shù)，以便對(duì)外夾式超聲波流量計(jì)進(jìn)行綜合分析。

與其他流量計(jì)相比，當(dāng)信噪比低于10∶1時(shí)，外夾式超聲波流量計(jì)會(huì)因強(qiáng)烈的噪聲干擾而影響超聲波信號(hào)的傳輸，從而影響測(cè)量精度。因此，轉(zhuǎn)換器安裝的管道可采用氣體耦合進(jìn)行預(yù)處理，減少液體中氣體的排放，減少外界噪聲對(duì)超聲波流量計(jì)和測(cè)量過(guò)程的影響。安裝探頭時(shí)，應(yīng)選擇水平位置，將探頭直徑設(shè)置在水平或垂直管道兩側(cè)45℃以內(nèi)，然后在安裝位置對(duì)管道進(jìn)行合理研磨。計(jì)算探頭安裝距離，注意探頭安裝在一個(gè)軸平面上。同時(shí)，應(yīng)監(jiān)測(cè)探頭裝置的防水性能。測(cè)量密封探頭周圍可使用硅膠，確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。

4、注意事項(xiàng)

在已知的管道材質(zhì)和液體中，根據(jù)管道壁厚和管徑計(jì)算外夾式高速超聲波流量計(jì)的安裝距離。應(yīng)保證距離、流量和管道內(nèi)徑的誤差分別為+1.0%、+1.0~+2.0%和+2.0%，使測(cè)量值與實(shí)際值一致。為保證測(cè)量值的穩(wěn)定性，外置超聲波流量計(jì)預(yù)熱30min，根據(jù)流量計(jì)和測(cè)量管的大小，正確選擇校正系數(shù)。為避免影響測(cè)量，請(qǐng)確保外接超聲波流量計(jì)夾子的超聲波信號(hào)線的長(zhǎng)度上下游相同。另外，帶外夾的超聲波流量計(jì)探頭是保證超聲波信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)鍵。在實(shí)際安裝過(guò)程中，需要事先確定下一次移動(dòng)要到達(dá)的測(cè)量位置，同時(shí)移動(dòng)兩個(gè)探頭到達(dá)最佳檢測(cè)點(diǎn)，確定安裝距離，將設(shè)備安裝在其他位置超聲波外部鉗形流量計(jì)的部件，以確保外夾式超聲波流量計(jì)測(cè)量的有效性。

5、使用過(guò)程

超聲波流量計(jì)測(cè)量管道內(nèi)的流量時(shí)，可以充分發(fā)揮外夾式超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，不適合上下方向的場(chǎng)合，盡量在單層管道上安裝超聲波外夾管流量計(jì)，保證測(cè)量結(jié)果保持在高精度范圍內(nèi)，保證原始純超聲波信號(hào)不產(chǎn)生誤差。

審核編輯：湯梓紅