管道積液超聲波檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、在世界能源日益緊張的今天,天然氣的開(kāi)發(fā)因其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)——潔凈、安全、熱值高等而得到各國(guó)青睞。但天然氣的開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到很多亟待解決的問(wèn)題,例如在輸送過(guò)程中,由于管壁和周?chē)h(huán)境的換熱,凝析液將可能會(huì)析出,同時(shí),隨著氣田開(kāi)采的進(jìn)行,氣田將會(huì)出水,從而導(dǎo)致管線(xiàn)中產(chǎn)生積液。積液存在給管線(xiàn)的正常運(yùn)行帶來(lái)了極大的威脅。目前,國(guó)內(nèi)外常用的檢測(cè)方法主要有快關(guān)閥門(mén)法、熒光法、射線(xiàn)法等一系列的檢測(cè)方法,但都存在著適用范圍小、無(wú)法進(jìn)行介入式測(cè)量、具有放射性

2、等缺陷。而超聲波檢測(cè)因其無(wú)需聲速校正,不受管道內(nèi)氣液相組分以及溫度、壓力等參數(shù)影響,且不改變現(xiàn)有管路結(jié)構(gòu),在管外壁采用單個(gè)超聲探頭即可實(shí)現(xiàn)對(duì)管內(nèi)積液高度的快速精確測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)而廣受?chē)?guó)內(nèi)外專(zhuān)家的關(guān)注。
　　 利用超聲波進(jìn)行積液液位的測(cè)量主要原理是,超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí),其能量被逐漸吸收,聲波幅度逐漸衰減。通過(guò)測(cè)量聲波幅度的衰減變化可以識(shí)別管道內(nèi)部界面變化情況,找出管道內(nèi)的氣液界面位置,從而確定積液的液位。
　　 本文主要利用

3、自主研發(fā)的以UMLQHU-500A超聲波檢測(cè)儀為核心的超聲波檢測(cè)系統(tǒng),以空氣和水為介質(zhì),在中國(guó)石油大學(xué)(華東)青島校區(qū)逸夫?qū)嶒?yàn)樓多相流實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)環(huán)道上進(jìn)行了大量的超聲波檢測(cè)。檢測(cè)對(duì)象是水平道中的氣液兩相流,不同液位和流體流速下,共取9種工況。實(shí)驗(yàn)的主要目的是觀(guān)察超聲波探頭在管道外壁上下移動(dòng)時(shí),從管道內(nèi)壁反射回來(lái)的超聲信號(hào)的變化情況,從而確定氣液界面位置。
　　 通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)控制閥,以及實(shí)驗(yàn)管路中渦街流量計(jì)前后的開(kāi)關(guān)閥門(mén)來(lái)控制實(shí)

4、驗(yàn)環(huán)道管路內(nèi)的氣體流速,實(shí)現(xiàn)管內(nèi)流體流速在不同液位下的變化,并通過(guò)測(cè)試管段的旁通管路進(jìn)行液位調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)不同液位下的超聲測(cè)量。每種工況進(jìn)行多次測(cè)量取其均值,并分別采集固氣界面、固液界面以及三相界點(diǎn)處的超聲波反射回波波形圖。接下來(lái)對(duì)所采集的波形圖進(jìn)行人工分析,確定氣體流速和積液液位對(duì)測(cè)量效果的影響,并利用Matlab軟件,對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行分析。
　　 最后,再次從理論上分析超聲波積液液位檢測(cè)的機(jī)理,并進(jìn)一步研究液膜、壁厚以及拖尾對(duì)超聲