原油、渣油、燃料油由于黏度大、易吸附、雜質(zhì)含量高，計量上比較困難，傳統(tǒng)均選用容積式流量計進行計量。用于測量重油的容積式流量計一般為刮板、雙腰輪、橢圓齒輪、雙轉(zhuǎn)子、雙螺桿等流量計。
容積式流量計是通過內(nèi)部轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，將被測流體通過計量室排出的次數(shù)作為依據(jù)進行計量的，由于存在轉(zhuǎn)子、軸、軸承、齒輪等機械轉(zhuǎn)動部件，計量儀表易磨損，因此維護工作量大，維修困難。對于含雜質(zhì)較多的油漿，則由于易堵塞過濾網(wǎng)而無法計量。因此迫切需要運用更的測量技術(shù)解決重油計量問題。超聲流量計的發(fā)展為重油計量提供了更為的測量方法。
一 測量原理
超聲流量計根據(jù)對信號檢測原理的不同可分為多種，主要有時差法、多普勒法和聲束偏移法。多普勒法主要用于測量氣液或氣固兩相流體等含有氣泡或懸浮粒子的流體；而聲束偏移法是利用超聲波在流體中傳播時因流體流動而產(chǎn)生的偏移程度來反映流速或流量值；對于重油測量，因其為單相流，一般采用時差法進行測量。
超聲流量計是一種利用流體流動對超聲波束在流體中傳播速度的變化，以測量滿管液體體積流量的儀表。它有單聲道、雙聲道、多聲道3種測量方式。測量原理如圖所示。
聲波沿液體流動方向傳播時，其傳播時間比逆向短，其時間差即反映了液體流速。
雙聲道A+B和A'+B'的對稱方式安裝于測量管的外側(cè)，組成兩個測量聲道，每個測量聲道A+B和A'+B'與測量管中心軸線形式夾角。
超聲波從B點傳播到A點的速度：
VBA=Co－Vm?cosφ
則A點到B點傳播時間：
B點到A點傳播時間為：
則（2）－（1）為：
由于Vm<<>< p="">
聲速CO為溫度的函數(shù)，為了消除聲速的影響，將（1）×（2）略去（Vmcosφ）2再代入（3），得：
式中
tBA、tAB――時間，應(yīng)由流量計連續(xù)測量所得
A（A'）、B（B'）――超聲發(fā)射和接收換能器
L――兩換能器之間的距離
Vm――液體的平均流速
tAB――聲波從A點到B點的傳播時間
tBA――聲波從B點到A點的傳播時間
CO――在被測介質(zhì)（流體）中的聲波傳播速度
φ――測量聲道與測量管中心軸線的夾角
只要測得tAB和tBA即可算得流體平均流速Vm值，再乘以管道截面積就可算出流體體積流量值。
二 流量計的選用
超聲流量計型號的種類很多，正確選用合適的流量計是準(zhǔn)確測量流量的關(guān)鍵。耐高溫、固定檢測探頭的超聲流量計的精確度較高，計量精確度達±0.5%，科隆UFM500、丹佛斯SONOFLO系列超聲流量計均適宜于重油計量。
UFM500型超聲流量計是帶有測量管和兩對的雙聲道儀表，換能器裝入特殊的探頭座內(nèi)，該座焊接于測量管，并與測量管垂直，更換換能器時無需作任何的調(diào)整與標(biāo)定，從管道外部即可更換。
其特點為：
（1）由于換能器為固定式，因此測量精確度較高。
V≥0.5m/s，F(xiàn)=±0.5%的測量值；
DN≥100 F（m3/h）=0.0010×DN；
DN≤80 F（m3/h）=0.0015×DN。
（2）測量管為直通管，無內(nèi)部凸出物，無任何外加壓力損失。
（3）測量精確度與介質(zhì)特性無關(guān)，如電導(dǎo)率、密度、黏度、溫度等。
（4）能在工作條件下（不停流）更換換能器，維護方便。
（5）由于無機械轉(zhuǎn)動部件，不存在機械磨損，免維護。
（6）雷諾數(shù)（Re）對測量影響較小。
Re>4000（紊流）：對精確度無影響；
Re<1000（層流）：對精確度無影響；
Re為1000~4000時，雷諾數(shù)每變化100，的附加誤差為測量值的±0.1%。
（7）所需直管段短，上游側(cè)泵出口為15DN，其余均為10DN，下游側(cè)為5DN，安裝方便。
（8）氣體影響：只要在工作條件下氣體不超過液體容積的1%，對流量測量不會有影響。
金陵石化南京煉油廠在催化油漿、爐用燃料、焦化進裝置渣油分別選用了UFM500、SONOFLO型超聲流量計進行計量，取得了成功。爐用燃料油原選用橢圓齒輪流量計進行計量，由于燃料油易凝結(jié)，極易造成流量儀表卡住而中斷供料，不利于安全生產(chǎn)；催化油漿由于含有催化劑粉末，易堵塞過濾器，一直無法正常計量。采用UFM500與SONOFLO超聲流量計用于爐用燃料油、油漿、渣油的計量，無需安裝過濾器，計量精確度高，維護量少，儀表運行穩(wěn)定可靠。經(jīng)過兩年多的運行，能滿足計量的要求，收到較好的效果。
三 測量精確度的影響及對策
（1）由測量原理知，超聲流量計是一種線速度式流量計，流體的流態(tài)對流量計影響較大，保證儀表前后直管段才能確保儀表的計量精確度，一般要求前直管段為15DN，后直管段為5DN。
（2）流體的流速也是影響測量精確度的重要參數(shù)，對于測量要求較高的場所，應(yīng)要求最小流量不得低于（DN/100）2×14.2。
（3）流量計安裝點的選擇非常重要，尤其對于重油應(yīng)確保測量點的溫度大于100℃，才能確保重油不吸附于儀表內(nèi)壁。如存在流體吸附，測量精確度將大大下降，嚴(yán)重時儀表無法正常測量。同時，為避免因流體的突然擴張而導(dǎo)致氣體存在而影響測量精確度，儀表應(yīng)安裝于閥門的上游。
四 多聲道超聲流量計的運用
對于貿(mào)易結(jié)算的原油、重油，由于其精確度要求較高，要求選用精確度高于±0.2%的計量儀表。普通的超聲流量計無法達到此測量精確度，一般采用刮板流量計進行計量。隨著超聲流量測量技術(shù)的不斷發(fā)展，德國科隆公司推出了多聲道超聲流量計，體積測量誤差≤±0.15%測量值，已適用于石油和石油產(chǎn)品的貿(mào)易結(jié)算。現(xiàn)該產(chǎn)品的價格也大大降低，對于貿(mào)易結(jié)算的重油、原油也可選用多聲道超聲流量計進行計量。
五 結(jié)束語
超聲流量計因其的測量性能，已廣泛地運用于水、輕質(zhì)油品等的計量。運用超聲流量計測量原油、重油，還未得到廣泛地重視。實踐證明，只要正確地選型，合理地安裝就能準(zhǔn)確地對重油進行測量。KROHNE公司的UFM500、丹佛斯SONOFLO超聲流量計在測量高黏度、高溫度的重油時，儀表運行穩(wěn)定，計量精確度優(yōu)于±0.5%，性能可靠，大大降低了儀表維護的工作量，因此在重油的流量計量上必將得到廣泛的應(yīng)用。
