如今，许多炼油厂已经升级或建造了先进的加工装置，能够精炼所谓的重质原料和重质油渣液，从中获得最有利可图的产品。重渣油可以定义为馏出物被除去后剩下的碳氢油。它通常是在高温下测量的-超过400摄氏度或750华氏度来破坏长链分子。它通常含有沥青质和具有研磨性的细粒。另外，重残渣很容易堵塞，这对操作人员来说是一个问题。
使用加热炉进料线的加工装置包括原油和真空蒸馏、焦化和其他裂化工艺。这些是安全关键流量测量。如果操作人员由于严重的残渣堵塞而遇到线路堵塞，必须发出警报。如果没有警报，炉膛进料速率与炉膛容量相比可能会下降太多，以至于触发爆炸风险。
这些线路上的流量测量通常是冗余的，在控制(一个流量变送器连接到工厂数字控制系统[DCS]进行控制)和安全(多达三个流量变送器连接到紧急停机(ESD))之间被分解。根据用户或许可方推荐的设置，安全逻辑通常是二选一或三选二，导致设备跳闸。一些运营商要求符合国际电工委员会(IEC) 61508，也称为安全完整性水平(SIL)标准。无论如何，所有操作符都需要相同的安全投票逻辑。
在这些应用中，流量测量有几种技术选择。其中一种是超声波穿越时间技术，这种技术在过去几十年里得到了广泛的关注。
图1为透射时间超声流量测量原理。计算飞行差的声信号时间。当按照流程(绿色箭头，时间下降)进行时，这个时间会更短。相反方向的飞行差时间较长，因为它在逆流时减速(蓝色箭头，时间到)。这个时间差与被测流体的速度成正比，无论被测流体是液体还是气体。
主要的测量是关于时间的，它将根据传感器之间的距离和产生这种时移所需的角度来确定流体的速度。一旦速度已知，然后乘以管道的横截面积，得到如图2所示的体积流量。
为什么这项技术在关键的测量环境中如此受欢迎?有很多因素:
- 由于全内径设计，不存在流动限制或阻塞，因此不容易堵塞进料管路。
- 它不容易漂移，因为主要测量是时间。
- 由于每个变送器都连接到ESD的一对(或一对)传感器，因此测量具有完全和实际的冗余，这意味着冗余在流量变送器和流量传感器上。这与其他技术不同，当主要元素漂移或无序时:所有与之相连的流量变送器都变得无关紧要。
- SIL认证通常为SIL2，但在硬件故障测试高于零的情况下，最高可达SIL3，这取决于ESD设置(例如两个中的一个或三个中的两个示例)。单通道流量计的安全失效率为> 97%，诊断覆盖率为> 94.5%。
- 运营支出很低，当不再需要净化管线时更是如此。
- 具有安全的传感器(传感器)在线收缩功能，无需停机，易于维护。
该技术已帮助用户提高其工艺单元的安全性、可靠性和可用性。越来越多的用户选择这种技术，因为它为用户带来了积极的结果，大大减少了他们的运营支出。
另一方面，这种解决方案比传统技术的初始投资略高，即使在某些情况下不到12个月就能获得回报。此外，在周转期间，强烈建议清理仪表线和仪表缓冲区，以便重新启动另一个生产周期。
基于在这些重残留应用程序上提供积极用户结果的成功经验，该设计已扩展到其他具有挑战性的应用程序。有些仍涉及到炼厂的熔融硫测量，需要永久蒸汽加热以保持温度恒定，并使硫自由流动，不受阻碍或限制，或用于溶剂脱沥青装置上的沥青质等粘性流体。
在温度谱的另一端，一个案例研究示例是在低温条件(-160 C/-256 F)下处理液化天然气(LNG)的大型安装基地，由于没有压降，该解决方案接近其蒸汽压点。话虽如此，这种设置可以用于相对容易测量的应用，如冷却水管道。在这个例子中，这些管线是安全关键的，用户的目标是保护关键资产，如压缩机，防止意外跳闸。所需的设置有一个完全冗余的系统，具有三分之二的安全逻辑来停止压缩机。
无论客户是否使用超声波流量计，超声波流量计有许多有用的诊断来评估性能。例如，声速、信噪比、信号质量、增益等。一些诊断具有上限和下限阈值，当超出预设限制时，可以触发警报，让用户知道某些事情没有按照预期进行，从而实现早期干预。