溫度、壓力對超聲波流量計影響淺析

郝新剛 王志強 苗 鍵

（河南中原綠能高科有限責任公司，河南 濮陽 457001）

溫度、壓力對超聲波流量計影響淺析

郝新剛 王志強 苗 鍵

（河南中原綠能高科有限責任公司，河南 濮陽 457001）

通過超聲波流量計在使用過程中隨著溫度、壓力的的不斷變化而出現流量的波動，分析溫度、壓力對超聲波流量計的影響。

計量；超聲波流量計；溫度；壓力

1 引言

隨著國內天然氣市場的飛速發展，在其氣量計量、交接、貿易方面，超聲波流量計相較于其他類型流量計，由于具備精度高、測量范圍寬、可重復性好、無可動部件、適用于高壓大管徑、大流量等特點，已漸漸成為國內天然氣行業內首選的流量計。從2001年國家正式頒布GB/T 18604-2001《用超聲波流量計測量天然氣流量》該標準后，超聲波流量計作為天然氣貿易、計量、交接儀表在國內開始廣泛應用。因此，在實際使用中如何確保其計量性能、準確度，是需要引起操作人員注意的。溫度、壓力會對超聲波流量計的計量影響到什么樣冊程度？以下通過一實例從溫度方面出發分析其對氣體超聲波流量計體積計量的影響。

2 超聲波流量計工作原理

超聲波在順流與逆流中傳播速度之差與介質流速有關，測得介質流速即可得出流量。超聲波在順、逆流中傳播情況如圖1，超聲波在管壁間的傳播軌跡如圖2。測定傳播速度差的方法很多，主要有時間差、 相位差和頻率差等方法。

3 分析計算

某設計產能為100萬方/天LNG工廠與上游輸送氣站每天輸差達到四萬標方。該站使用的DN150 Daniel（丹尼爾）氣體超聲波流量計及其流量計算機FLOBOSS S600。

圖1　超聲波在順流、逆流中的傳播情況

圖2　超聲波在管壁間的傳播

3.1流量公式

時間差法：設靜止流體中的聲速為C，流體流速為w，流體靜止時超聲軌跡與管道軸線之間的夾角為θ，管道直徑為D，則

式中

T－超聲波在管壁內和電脈沖信號在電路中傳輸所產生的滯后時間的總和。

（3）時間差

（4）流量公式

3.2現場記錄超聲波流量計的計算機數據（表1）

工況流量（Q工）的計算如下：

根據氣體狀態方程：PV=nRT，工況與標況的換算公式為：

由此得出：

那么標況流量（Q標）的計算如下：

通過以上的計算結果與S600上記錄的數據（表1）可以發現，兩者基本是一致的，但溫度：9.32 deg.C與現場溫度變送器測量后表頭上的顯示溫度：17.327 deg.C相差較大，將該溫度值17.327 deg.C代入標況流量計算（Q1標）為：

由于溫度差導致的一天累計流量差值為：

|（31753-32664）*24 |= 21864 sm3

（而該工廠與輸送站氣量交接差值為-25930 sm3）

在將溫度變送器與流量計算機S600通訊線檢查處理后，輸差恢復正常范圍，記錄數據如下（表2）：工況流量

表2　處理后的數據

標況流量

4 結論

中國石油的天然氣貿易計量采用的體積計量方式，計量單位為立方米，標準參比壓力101.325Kpa、標準參比溫度20℃。而通過以上的分析計算可以發現，溫度對超聲波流量計的影響主要是工況與標況的換算。通過分析換算公式，可以發現壓力也會在該方面對超聲波流量計的計量造成影響，所以，在計量交接偏差較大時，不能忽略溫度、壓力方面的檢查。

[1] 廖志敏,熊珊.超聲波流量計的研究和應用[J].管道技術與設備,2004,(4):12-14.

[2] 雷燕,范秀華.梯形多聲道超聲波測流數學模型及計算方法[J].武漢水利水電大學學報,1997,(1):11-16.

[3] 梁國偉.流量測量技術及儀表[M].北京:機械工業出版社, 2002.

[4] 劉慕雙,山紅偉,李鵬飛.微功耗超聲波流量計的開發及應用[J].石油機械,2010,38(12):80-82.

[5] 吳曉峰.超聲波傳感器應用探討[J].計量技術,1993,(3):22-24.

Temperature and pressure effect on ultrasonic flowmeter is analysed

Through the ultrasonic flowmeter in use process with the changing of temperature, pressure, flow fluctuations, the analysis of the effect of temperature and pressure on the ultrasonic flowmeter.

Temperature and pressure measuring ultrasonic flowmete

O426

A

1008-1151(2015)04-0086-02

2015-03-10

郝新剛（1978-），男，河南郟縣人，河南中原綠能高科有限責任公司LNG分公司常務副廠長。