摘 要 本文介绍了超声波流童计的原理和巴纳XMT868在油田原油生产、注水中的应用。针对日常维护中出现的问题，提出简单实用的在线故障诊断和编程方法。
1 概述
秦皇岛326油田使用了3台巴纳公司(PANAMETRICS)的XMT868型超声波流量计。此类型超声波流量计主要分布在原油生产和注水管线上，用于在线计量原油产量和注水量，为油田的日常油水计量提供了准确可靠的第一手数据。
XMT868式超声波流量计无运动部件，无需日常维护。外夹式安装，避免了被测介质的泄漏和仪表腐蚀，可以实现长期无漂移测量。它采用双通道测量方式(在同一管道上安装了两对传感器)，同时测量两个点，保证了数据的可靠性和准确性。现场仪表上的微处理器提供数字化信号编码和利用互相关检测程序，应用数据组态可以直接通过RCCU (Remote ControlCommunication Unit)进行设置和故障诊断，操作和维修方便灵活。
XMT868超声波流量计可以输出4-20mAD C的标准信号，将测量和计算数据(包括瞬时量和累积量)远传至中央控制室。XMT868超声波流量计也可以通过内部标准的串口通讯模块，利用RS232/RS485接口，将设备运行情况传至中控室，实现远程监控。
2 工作原理
XMT868超声波流量计采用互相关时差模式(CorrelationTransit-time)进行测量。两个传感器对称安装在管道的两侧，传感器交替地被作为超声波信号发送器和接收器使用。其功能是提供高电压发射脉冲，并检测来自另一传感器的返回信息。当流体流动时，顺流方向信号的传播时间短于逆流方向，该时间差正比于流体速度。XMT868超声波流量计测量时间差，结合设置的管径参数来计算流体的流速。流量计变送器内部的微处理器进行时间测量和计算，显示瞬时流量等数据。
3 安装
声速（m/s ） 声道强度测量温度（℃）
声道1 1560 65.8 65
声道2 1563 63.8 65
理论值1554 66 65
XMT868式超声波流量计采用管外夹装式传感器，无需开孔与管道介质接触。XMT868流量计变送器采用就地安装，便于现场读数。
外夹式，超声波流量计安装简便、灵活，但是也有一些严格要求：
（1）直管段的要求，前10D，后5D.
（2）精确测量管径和壁厚，然后算出传感器安装间距，确定传感器的安装点。
（3）管线表面应光滑，并涂有适量的祸合剂，保证传感器和管壁之间没有缝隙。藕合剂太少会造成数据不准确。
（4）传感器需固定捆绑至不可移动。
4 使用与维护
4.1 程序组态
流量计投用之前应使用Panametrics公司的RemoteControl Communications Unit（RCCU）手持终端，通过红外线接口与XMT变送器无线通讯，对变送器进行组态。
为了达到准确测量流量的目的，XMT868流量计需要设定一些必要的参数。参数设定中的重要部分是：声道参数、声道的管道参数、雷诺数修正开启与否、显示设定和输出设定（4-20mA）等。诸如管径、壁厚、管线材质、流体类型和介质温度等参数均设定在“声道的管道参数”这一项中。由于使用的是双通道的流量计，因此两个通道的参数设置应一致。
4.2 日常维护
检测安装和运行的情况可以使用RCCU来查看声道的信号强度和声速，在日常维护中也可以通过此法查看流量计的运行状况，如表1所示。
表1
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声速（m/s） |
声道强度 |
测量温度（℃） |
|
声道1 |
1560 |
65.8 |
65 |
|
声道2 |
1563 |
63.8 |
65 |
|
理论值 |
1554 |
66 |
65 |
标准声道强度理论值应在5070之间。
另外，在流量计的运行过程中如果发现声速和声道强度有所减弱，一般情况下，需要对传感器与管壁之间的祸合剂进行重新涂抹。根据实践经验，最好为半年或一年更换一次。
4.3 故障排除
XMT868超声波流量计性能稳定，不易出错，并且流量计有错误提示的功能。当流量计检测到某些错误时，会在LCD的右上方显示一个错误代码，此时，可以通过查看错误代码表来解决故障，如表2所示。
5 与其它流量计的应用比较
巴纳XMT868超声波流量计相比于油田中使用的其它类型的流量计，具有以下几个显著的特点：
（1）适应粘稠的原油动态计量秦皇岛326油田开采的原油属于重质稠油，一般的孔板式流量计、容积式、漩涡式和电磁流量计易产生粘连测量部件、堵塞、易腐蚀等现象，造成计量误差较大。巴纳XMT868超声波流量计不与流体接触，没有运动部件，测量环境受流阻的影响不大，而且允许流体中夹带少量固体颗粒，克服了原油粘稠的计量困难。
秦皇岛326油田原用于计量日产合格油的流量计是DANFORSS超声波流量计，由于其初始选型不恰当，声道强度低，未能胜任计量稠油。安装XMT868超声波流量计后，这一问题得到了较好的解决。实践中发现：两台用于V-103A/B出口（原油下舱前）的超声波流量计计量结果基本符合船体折算的数据结果（通过Auxitrol雷达液位计精确测量后折算）。
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故障代码 |
故障 |
原因 |
排除方法 |
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E1 |
超声信号强度弱 |
电缆破损：管径、传感器问题 |
检查传感器电缆和管径及传感器，检查组态和间距 |
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E2 |
声速故障 |
测量条件差，组态有误；传感器间距不合适；组态设置声速无法正常测量 |
检查声速，管传感器，检查组态和间距 |
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E3 |
速度范围：速度已超出编程限额 |
组态错，测量条件差，传感器间距不合适，流速范围限额不当 |
确保流速在±12m/s内，检查组态和间距，管径及传感器 |
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E4 |
信号质量 |
太高：电子部分原因；太低：管径、电子部分原因 |
检查电子部分干扰源及管径 |
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E5 |
信号幅度错误 |
被测流体中含有过多的颗粒和气泡，流体两相比例过高 |
检查管径和流体 |
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E6 |
信号周期跳变 |
测量条件差或传感器间距不合适 |
检查间距，检查传感器和管径 |
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E7 |
模拟输出故障 |
低于电流输出 |
检查输出负载≤500Ω |
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E8 |
模拟信号输入错误 |
温度输入错误 |
检查电缆、温度变送器或检查RTD输入卡连接情况 |
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E9 |
累积流量超量程 |
超出量程 |
选择相对较大的流量单位或脉冲值 |
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E10 |
信号强度微弱 |
从传感器发出的信号微弱 |
检查管线、组态数据或传感器的连接情况 |
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E11 |
无信号 |
电子变送器单元检测不到来自传感器的正确信号 |
检查管线、组态数据或传感器的连接情况，变送器拨到transit-time的模式 |
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