Ультразвуковые (доплеровские) расходомеры

В основе работы расходомеров лежит ультразвуковой доплеровский метод измерения объемного расхода.

Принцип действия расходомера основан на определении частотных и временных параметров сигнала. В связи с этим температура и состав жидкости не сказывается на результатах измерения расхода. Скорость потока жидкости измеряется по доплеровскому сдвигу частоты между излучаемыми и отраженными от взвешенных в среде частиц сигналами ультразвуковой частоты, при этом определяется средняя скорость потока жидкости в сечении измерительного канала. Скорость потока жидкости измеряется ультразвуковым импульсно-доплеровским датчиком. Ультразвуковой сигнал излучается под углом (обычно 45°) против потока жидкости, где отражается от частиц и улавливается датчиком.

Для измерения объемного расхода используется метод «площадь-скорость» (умножение измеренного значения средней скорости протекающей жидкости на значение площади поперечного сечения потока) для конкретного типа трубопровода (желоба).

Преимущества:

· простой монтаж и установка;

· отсутствие вмешательства в конструкцию буровой;

· лучшее соотношение цена-качество;

· стабильность измерений;

· высокая надежность и минимальная потребность в обслуживании;

· возможность проводить измерения агрессивных сред;

· возможность использования на каналах различных размеров.

Недостатки и ограничения:

· относительно невысокая точность;

· зависимость от контакта с трубой (подбор клей-герметика, ровная поверхность трубы, очистка от краски);

· для измерения в среде постоянно должно присутствовать достаточное количество отражающих частиц;

· результаты измерений зависят от скорости звука в среде;

· показания сильно зависят от профиля потока.

Данный тип датчиков, учитывая все преимущества и недостатки, является наиболее используемым для технологических исследований при строительстве скважин.

Встречаются датчики как с разнесенными излучателем и приемником, так и с совмещенными.

Так же доплеровские расходомеры встречаются в накладном и погружном исполнении. Накладные используются для измерения скорости и объемного расхода потока в напорных закрытых полностью наполненных линиях. Погружные – для определения скорости и объемного расхода в открытых не напорных желобах, где измеряется вертикальная составляющая (регистрация уровня/глубины) совмещенным или вынесенным датчиком (излучение ультразвукового сигнала под прямым углом к поверхности потока).

Рис.8. Принципиальная схема работы доплеровских датчиков расхода для напорных закрытых каналов:

а) с совмещенными излучателем и приемником, б) с разнесенными излучателем и приемником; и для открытых не напорных каналов: в) с совмещенными излучателем и приемником.

а) б)

в)

Рис.9. Датчики расхода доплеровские: а) Artwik DFM 5.0 (Greyline, в составе СГТИ «КАМА» (ЗАО АМТ и ЗАО НППГА «Луч») «Леуза-2» (ОАО НПФ "Геофизика"), «Контур-2» (ООО НПФ «Геосфера») и др.), б) ICS SQ (ООО «Геотек-Прибор»), в) РУД-342-03М (ЗАО «ГЭЛС», в составе СГТИ Разрез-2).

Технические характеристики:

Параметр/Датчик	ICS SQ	РУД-342-03М	Artwik DFM 5.0	Artwik AVFM 5.0
Производитель	ООО «Геотек-Прибор»	ЗАО «ГЭЛС»	Greyline (Канада)
Тип датчика	Накладной/ разнесенный	Накладной/ совмещенный	Погружной/ совмещенный
Диапазон измерений объемного расхода жидкости, м^3/с	0-0,1	3,98·10^-5-0,08	-	-
Диапазон диаметров труб (для накладных датчиков), мм	≥25	25,5-150	12.7-4500	-
Диапазон измерения уровня жидкости (для погружных датчиков), мм	-	-	-	25,4-4570
Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерения объемного расхода жидкости, выраженные в процентах от верхнего предела измерений, %	±5,0	±2,0	±2,0	±5,0 ±2,0 (скорость) ±0,25 (уровень)
Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерения объемного расхода жидкости, выраженные в процентах от верхнего предела измерений, без предварительной градуировки, %	-	±5,0	-	-
Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерения суммарного объема прокачанной жидкости, выраженные в процентах от измеряемого значения параметра, %	-	±1,0	±0,5	-
Пределы допускаемой дополнительной приведенной погрешности измерения, обусловленной отклонением температуры окружающей среды, %		±0,15	±0,1	±0,1
Диапазон измеряемых скоростей потока жидкости, м/с	0-15	0,1-10,0	0,08-12,2	0,03-6,2
Диапазон рабочих температур, °С	-	-40...+50	-23...+60	-40...+65
Габаритные размеры (длина х высота х ширина), мм	-	170x120x80	278х188х130	278х188х130
Масса, кг, не более	-	1,5	6,3	4,5

Дата добавления: 2015-07-14