Методы и средства измерения расхода жидкости и газа: перспективы применения ультразвуковых преобразователей с широким измерительным лучом

Развитие автоматизации производства и транспортирования газов и жидкостей тесно связано с нарастающим использованием вычислительной техники и электроники. В связи с этим возможности измерительных приборов, контролирующих те или иные параметры и процессы, являются одним из определяющих факторов их качества. Поскольку все ресурсы требуют строгого учета их объемов, в настоящее время ни одна отрасль промышленности не обходится без применения расходомеров. В России ужесточается государственный контроль за рациональным использованием ресурсов в отраслях нефтедобычи и нефтепереработки, поэтому задача измерения расхода нефти становится все более актуальной. В статье приведены описание и результаты сравнительного анализа наиболее применяемых современных методов и средств измерения скорости потоков жидкостей и газов. Представлены принцип работы, достоинства и недостатки каждого из них. Показано, что из всех рассмотренных методов измерения наиболее перспективным является ультразвуковой с использованием волн Лэмба.

Литература

[1] ГОСТ 8.563.1–97. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Диафрагмы, сопла ИСА 1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубопроводах круглого сечения. Введен 1998-07-01. Москва, Изд-во стандартов. 1998. 64 c.

[2] Zhang H.J., Lu S.J., Yu G.Z. An investigation of two-phase flow measurement with orifices for low-quality mixtures. International Journal of Multiphase Flow, 1992, vol. 18 (1), pp. 149–155. URL: http://www.sciencedirect.com/science/journal/03019322/18/1 (дата обращения 13 февраля 2016).

[3] Mattar L., Nicholson M., Aziz K., Gregoru G.A. Orifice metering of two-phase flow. Journal of Petroleum Technology, 1979, vol. 31, iss. 8, pp. 955–961.

[4] Steven R.N. Wet gas metering with a horizontally mounted Venturi meter. Flow Measurement and Instrumentation, 2002, vol. 12, iss. 5-6, pp. 361–372.

[5] Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количеств веществ. Санкт-Петербург, Политехника, 2004, с. 259–308.

[6] Oddie G., Pearson J.R.A. Flow-rate measurement in two-phase flow. Annual Reviews of Fluid Mechanics, 2004, vol. 36, pp.149–172.

[7] Oliveira J.L.G., Passos J.C., Verschaeren R., Geld C.V.D. Mass flow rate measurements in gas-liquid flows by means of a Venturi or orifice plate coupled to a void fraction sensor. Experimental Thermal and Fluid Science, 2009, vol. 33, iss. 2, pp. 253–260. URL: http://www.mate.tue.nl/mate/pdfs/9599.pdf (дата обращения 06 февраля 2016).

[8] Расходомеры и счетчики. URL: http://www.btsm-kipia.ru/schetchiki.html (дата обращения 27 января 2016).

[9] Биргер Г.И., Бражников Н.И. Ультразвуковые расходомеры. Москва, Металлургия, 1964, с. 204–301.

[10] Тросников Д., Жук В. Расходомеры: принципы работы и опыт эксплуатации. Энергетика и ТЭК, 2008, № 4 (61). URL: http://www.energetika.by/arch/~year__m21=2008~month__m21=4~page__m21=1~news__m21=120 (дата обращения 27 января 2016).

[11] Falcone G., Hewitt G.F., Alimonti C., Harrison B. Multiphase flow metering: current trends and future developments. Journal of Petroleum Technology, 2002, vol. 54, iss. 4, pp. 77–84. URL: https://www.onepetro.org/journal-paper/SPE-74689-JPT (дата обращения 13 февраля 2016).

[12] Бобровников Г.Н., Новожилов Б.М., Сарафанов В.Г. Бесконтактные расходомеры. Москва, Машиностроение, 1985. 128 с.

[13] Drury J.C. Ultrasonic Flaw Detection for Technicians. UK, Silver wing Ltd., 2004, pp. 125–213.

[14] ГОСТ 8.611–2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Расход и количество газа. Методика (метод) измерений с помощью ультразвуковых преобразователей расхода. Введен 2014-07-01. Москва, Стандартинформ, 2014. 54 с. URL: http://www.rags.ru/gosts/gost/54912/ (дата обращения 27 января 2016).

[15] Yeung H. Editorial to: multiphase flow measurement. Flow Measurement and Instrumentation, 2003, vol. 14, p. 137. Doi: 10.1016/S0955-5986(03)00043-8.

[16] Whalley P.B. Boiling, Condensation, and Gas-Liquid Flow. New York, Oxford University Press, 1987. 291 с.