随着信息化的发展，对输油管线系统的流量计量的要求日益提高，长输管道的泄漏检测，成为了监控难题。西门子的SITRANS F UH 1010外夹式超声波流量计，成为解决这些难题的可靠选择，为输油管道保驾护航。

石油天然气企业除了原料成本，在企业运营成本里面能耗费用大概占到50%左右。油气泄漏的测量、长距离输送过程中油气损耗的测量，以及跨厂区物料传输的精确测量，对企业发展起着至关重要的作用。而计量的数据管理、计量的效率，又直接影响节能增效方案的制定，为决策者提供非常重要的管理数据依据。如何保证输油管线系统中流量计量值的准确度，是负责管线系统人员一直探讨的话题。

更高需求促成合作

中国石油天然气管道局（简称CPP），需要进行超长距离的原油与成品油输送。考虑到输油管道的流量是重要指标，需要实时检测、监控，而输油管道越长，管道口径越大以及增压站与增压站之间工况的复杂多变，实时检测和监控的工作对流量计的要求也越高。由于需要在管道上开口，如果采用传统的机械式容积式流量计会增加管道运行风险，施工也存在很大困难，这对长输油管道的影响尤为明显。为此，西门子为用户提供了更为先进的SITRANS F UH 1010外夹式超声波流量计，不仅解决了难题而且给用户带来了附加收益。

CPP是中国石油天然气集团公司（CNPC）的管道工程专业化公司。西门子与CPP在流量计方面的合作始于2003年（兰成渝管道），迄今，中石油长输管线中近80%都使用西门子流量计产品。2009年西门子参与了6条输油管道的建设，包括呼和浩特-包头-鄂尔多斯成品油管道、宁夏石化成品油外输管道、兰州-成都原油管道、中缅原油管道（国内段）、锦州-郑州成品油管道（以下简称“锦郑管道”）、独山子-乌鲁木齐-鄯善原油管道等。

图1  工作现场的流量计

其中，锦郑管道是一条长距离多种油品顺序输送管道，管道干线全长1285km，设有9座工艺站场，7座分输计量站，50座线路截断阀室（其中有21座为RTU阀室），另外全线共有12个分输点，5输入点，管道输送的油品主要为90#汽油、93#汽油和0#柴油，输送方式采用顺序输送，这需要对输送油品进行及时判断，根据油品的种类调整计算流量的方式。

中缅原油管道工程是我国实施能源战略的重点项目之一，管道起自缅甸西海岸马德岛，从云南瑞丽市入境，终点为重庆市，瑞丽-禄丰段干线全长605.93km，管径813mm，沿线设计压力8.0~14.7MPa；安宁支线全长42.8km，管径610mm。施工难度较大，最大海拔高度差为2000m，压力和温度变化较大，原油的粘稠度大，管道的管径大，这些都增加了流量的测量难度。

独特技术提高收益

在6条输油管道中，西门子向用户提供了接近90台SITRANS F UH 1010外夹式超声波流量计，在建设施工及流量检测两方面发挥了巨大作用。

在建设施工方面，该外夹式超声波流量计在管道外安装，方便安装，无须切断管道或者排空介质，减少了施工困难和管道运行风险，不会对管道内的流体产生压损，起到节能的作用；由于外部传感器不需要定期清理，因此维护量很小；无可动部件，避免了磨损或淤塞。而在流量检测方面，用户采用了西门子独有的“动态粘度补偿技术”，实时监控流体流态变化，解决了多种油品输送时仪表准确测量的问题以及压力和温度变化对测量精度的影响。

动态粘度补偿技术可以对温度或压力变化自动进行补偿，以保证测量精度。流体的体积随温度的变化而变化。一般来说，温度升高体积膨胀，流体的这种属性称为热膨胀性，用热膨胀率表示，不同流体具有不同的热膨胀率，压力的作用效果也可类推。首先，在一定的温度和压力下每种介质内超声波的声速是一定的，流量计根据介质内超声波的声速确定出管道内介质的种类，对油品进行实时监测，然后根据主机接收的实时测量得到的温度和压力，对当前的油品进行粘度分析，从而进行粘度补偿，提高了测量精度，可以达到0.5%，重复性也达到了0.05%。

一定温度压力下特定介质的粘度补偿数据是西门子经过大量的实验和经验总结出来的，形成了一个数据对照表并将其储存于流量计中，工作过程中，流量计根据确定的油品种类，当时的环境温度和压力，查阅该数据对照表，按照表中的数据进行粘度补偿，这便是西门子长期积累的PetroMass核心技术。

图2  运行在高原地区的SITRANS F UH 1010外夹式超声波流量计

PetroMass通过对液体声速和温度的精确测量，来鉴别液体密度、API#、比重、粘度和其他特性参数，这一点对多产品深度输送管道至关重要。PetroMass的计算包括对石油化工产品如原油、液化石油气和成品油等的鉴别和质量流量的输出，可对温度、压力、粘度、密度以及雷诺数进行动态补偿。

另外，现有的超声波流量计大都采用固定频率测量，针对大多数介质、管道均采用同一频率测量，然而每一种介质及每种管道都会有一个更适合超声波传输、穿透的频率，西门子为用户提供的超声波流量计的探头采用WideBeam变频测量技术，在安装初始化阶段，对管道进行扫频，寻找管道的固有频率，以该频率作为探头的工作频率，达到与管道的共振，从而能够获得最强的信号，达到最佳的测量效果。而且，一旦管道的固有频率有所变化，可以简单地再次对流量计进行初始化，改变探头的工作频率，以保证获取的信号强度的最大化。

为了精确的匹配管道的声波特性，WideBeam宽束技术所采用的频率远高于一般的插入式换能器，其工作频率范围为200KHz~4MHz。这一频率可以避免来自阀门等低频噪音的影响，不会干扰外夹式换能器的工作。

不仅如此，SITRANS F UH 1010外夹式超声波流量计提供了界面检测、泄漏检测等功能。利用界面检测可以判断是否有混油段通过。由于分辨率高，量程比大和稳定性好，它是泄漏检测的理想流量计量单元，泄漏检测可以对泄漏位置进行定位，还可以用作液体界面检测和品质诊断。设备的安装维护不需要停输或者切断管道，换能器为全封闭式安装。同时，西门子的服务团队为投产保运提供专业支持，保障设备的正常运行。

夯实基础 深化发展

监测石油输送过程中流速变化，可以了解石油在各站间的流速。此外，通过分析监测数据可以及时判断输油管道是否出现漏点和漏点的位置，减少输油管道泄漏时造成的经济损失。西门子为用户提供的SITRANS F UH 1010外夹式超声波流量计安装方便、维护量低、测量精度高，解决了用户的需求。大量西门子设备的使用，也为双方的下一步合作奠定了基础。结合西门子的超声波流量计，可以为用户提供更好的泄漏检测方法，大幅减少漏报率和误报率，可在5min内发现泄漏，并能够实现精度在100m范围内的泄露定位，相比用户当前使用的泄露检测系统，可以大幅减少人力成本及资源的损失。

SITRANS F UH 1010还取得了各种本安和防爆的安全认证，可以通过RS-232，Modbus或者Ethernet等数字通信方式显示输出运行和诊断数据。也可以利用电流和电压模拟信号输出，进行流体监控。

小结

SITRANS F UH 1010外夹式超声波流量计性能优异、系统稳定、服务及时到位，得到用户的一致好评，随着合作的进一步深化，西门子在工业自动化上的卓越技术，会进一步提高输油管线的管理效率，确保输油管线运行得安全稳定。