Измерение расхода транспортируемой нефти должно осуществляться с погрешностью не более 2,5 %. Одними из наиболее точных, отвечающих требованиям стандарта, являются ультразвуковые информационно-измерительные системы (ИИС) расхода нефти в магистральных трубопроводах, основанные на времяимпульсном или частотно-временном методе измерения расхода.
В качестве чувствительных элементов, преобразующих электрическую энергию в акустическую, в ИИС применяют электроакустические преобразователи (ЭАП).
На рис. 1 представлена схема расположения ЭАП на контролируемом участке трубопровода. Для более точных измерений расхода применяют многоканальные ИИС. Для этого на трубопроводе устанавливается несколько пар электроакустических преобразователей.
Ультразвуковые информационно-измерительные системы имеют и ряд недостатков, влияющих на точность измерения расхода. Одним из таких недостатков является влияние отложений на внутренней стенке трубопровода на результат измерений расхода.
Отложения осаждаются вследствие высокой концентрации примесей или колебаний температуры на различных участках трубопровода в процессе его эксплуатации. В этом случае частицы примесей, выделившиеся из нефти, например сера, парафин, прилипают к стенкам трубопровода.
В связи с тем, что ультразвуковой сигнал распространяется от излучающего ЭАП1 к приемному ЭАП2 (рис. 1) через поток нефти, увеличивающаяся толщина слоя отложений влияет на увеличение коэффициента затухания сигнала ε.
Увеличение сигнала ε до критического значения приведет к тому, что ультразвуковой сигнал не будет преобразован в электрический, так как амплитуда принимаемого сигнала будет меньше порога чувствительности самого электроакустического преобразователя ЭАП. Для многоканальной информационно-измерительной системы отсутствие сигнала на приемном ЭАП одной из пар приведет к увеличению погрешности измерений, для одноканальной ИИС это приведет к потере данных.
В существующих ультразвуковых информационно-измерительных системах расхода указанная проблема не решается. Для определения нарастания толщины слоя отложений используют способ, который заключается в измерении интенсивности прошедших через трубу ультразвуковых колебаний и сравнении ее с интенсивностью ультразвуковых колебаний, прошедших через такую же трубу, заполненную такой же жидкостью, но не имеющую отложений, и по этому сравнению судить о толщине отложений в трубе.