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
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）。
故障代码 故障 原因 排除方法
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
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
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
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
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
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
E7 模拟输出故障 低于电流输出 检查输出负载≤500Ω
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
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
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
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
E12 信号不连贯 两组超声检测信号相异 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
E13 流量显示溢出 流量计算器大流量溢出 选择相对较大的流量测量单位或缩短选择数据的显示位数
（2）现场仪表安装方便灵活这一点是固定式安装的流量计无法比拟的一个优点。秦皇岛326油田投产初期只在流程上某一条油水管线上安装了XMT868超声波流量计，后来出于生产的需要，要在总管线上安装两台流量计，因此把这台流量计移位到了合适的新位置，快捷、方便又节省了资金。
另外，秦皇岛326油田使用的3台用于计量小平台注水量的流量计原采用的是孔板流量计，由于工程前期管线预制存在缺陷，一直无法较为准确的计算出注水总量（实际工况流量与设计范围相差很大，差压值较小，造成误差很大）。
外置夹装式超声波流量计XMT868安装移动方便，又有很宽的量程比，安装使用后轻松地解决了这个间题。
（3）故障率低，维护工作量少
投人使用近4年的XMT868超声波流量计运行稳定，没有出现过故障报警。日常维护过程中仅更换过几次祸合剂和使用RCCU测量相关参数，这一点相比于经常需要清洁油/水过滤器、拆卸检查转子和齿轮状况、引压管线放液、保温的容积式、电磁式、差压式等类型的流量计（尤其是用于大流量计量的流量计），维护工作量少很多。
6 结论
秦皇岛326油田应用巴纳XMT868超声波流量计共3台，1台用于注水，2台用于原油下舱之前的流量计量。
自2002年投运以来，表现出安装方便，稳定性、可靠性和准确度高，以及故障率少的优点，给油田提供了稳定可靠的计量数据。因此，这类新型计量仪表必将在海洋石油工业中得到广泛的应用。
参 考 文 献
乐嘉谦．仪表工手册（第二版）．化学工业出版社，20 03.
GEP anametrics．X MT868超声波流量计用户手册.
王森，朱炳兴．仪表工试题集．化学工业出版社，1992
（转载）
