一种原油超声波相关流量计的设计 (2)

 作者：张乐芳 黄天录 孔凡东   来源:现代电子技术  
 
　　2 单井原油超声波相关流量测量系统结构
　　如图1所示，单井流量测量系统主要由气液分离预处理，超声波检测，信号处理三部分构成。下面分别对这三部分进行分析。

　　2．1 气液分离预处理部分
　　预处理部分其结构如图2所示。预处理部分的功能一是进行液气分离(抽油机抽出的原油中除了油液混合外，还含有气体和其他杂质，气体对油液测量会带来较大的误差，所以在对油液测量时必须进行气液分离)；二是解决间歇流动时的满管测量(抽油机工作时每次抽出的原油不等，而且是间歇流动，这样造成管道中油液可能不是满管，也会带来很大的测量误差)。基于这些原因在对油液测量前要进行预处理，经过预处理后实现气液分离和油液满管通过计量油管，减小计量误差。工作原理是：原油从进油口经沉沙罐后进入储油罐，在储油罐里进行油气分离，分离的气体从储油罐上阀门(出气阀)经气管道输出，当储油罐中的油液达到一定高度时，浮球上浮打开下阀门(出油阀)，同时上阀门封堵气口，建立压力，储油罐中的油在压力的作用下，通过测量管道流向出油口，当储油罐中的油液下降到一定的液位时，浮球下沉封堵下阀门，打开上阀门，这样重复工作完成气液分离。
　　2．2 超声波检测部分
　　检测部分主要是由两对超声波传感器构成。超声波传感器的检测是通过超声波的发射和接收能量来完成的，核心是换能器(将超声波能转换为电能或者将电能转换为超声波能，可逆换能器是指以相等的效率对两种形式的能量做相互转换的换能器)。常见的换能器有压电晶体振子、磁致伸缩振子等。用于相关流量测量的超声波一般有正弦波与脉冲波两种形式。脉冲超声波和正弦波的相关流量计都是对流场横截面的速度信息进行积分而得到流速的。本设计采用压电晶体超声波传感器，中心频率为200 kHz。为了克服驻波影响，超声波采用锁相环脉冲信号发生器。