關于氣體超聲波流量計計量準確度影響因素的分析及對策

周永紅　黃紀偉

【摘 要】城市燃氣企業為控制損耗，降本增效，在門站、大工業用戶等開始使用超聲波流量計。我方超聲波流量計為四聲道傳播時差法超聲波流量計，為使得研究更具有普遍性，本文以多聲道傳播時差法超聲波流量計為例進行研究，通過以親身參與的一起計量糾紛事件為根據，以大量現存資料為依托，探討影響氣體超聲波流量計計量準確度的因素和對策。

【關鍵詞】超聲波流量計 計量準確度 影響因素 對策

1 前言

2015年5月9日，某城市燃氣門站按要求減少對下游用戶的供氣量，工作人員采用控制流量計下游球閥開度的方式進行節流。2015年5月10日08：00，計量員在與上游單位進行計量交接時，發現當日計量誤差達1.3萬方，購銷差率高達26%，嚴重超出了±2.5%的合理購銷差率控制范圍。經排查，上下游計量流量計均檢定合格且在合格期內，管網及設備設施均不存在泄漏，抄表過程合規，因此，初步認定問題還是在超聲波流量計上，隨后對超聲波流量計的原理、計量誤差產生的可能性進行分析。

2 超聲波流量計工作原理

本文以多聲道傳播時差法超聲波流量計為例進行研究，該類型超聲波流量計是根據聲波在氣體順流和逆流中的時間差與氣體流速成正比這一原理來測量氣體流量的。

3 影響超聲波流量計計量準確度的因素

由上述計算公式推導可知，影響超聲波流量計計量準確度的主要因素包括以下四個方面的因素：（1）超聲波在氣流中傳播速度測量的準確性：由公式（4）可知，影響超聲波在氣流中的傳播速度的測量準確性的因子有概括起來主要有超聲波流量計的安裝因素、臟污、超聲波信號和外界噪聲干擾等四方面。（2）壓力、溫度測量的準確性：從公式（8）來看，所測得壓力和溫度直接影響流量計量結果，壓力偏高，流量偏高；溫度偏高，流量偏低。（3）氣質組分因素：根據公式（8）可知，流量計算計需要利用天然氣壓縮因子將工況下的氣體流量轉換為標況下的氣體流量，而工況下的天然氣壓縮因子需根據氣體組分分析得到。由于氣體組分處于動態變動狀態，采用固定組分會導致計量誤差。（4）流量計算機的先進性：流量計算機是通過對氣體流速的時間積分后再依據二次儀表采集的溫度、壓力，折算出標注狀態下的流量。因此，流量計算機的積分技術是否先進，直接關系到最終流量數值的準確性。

4 對策分析

4.1超聲波在氣流中傳播速度測量準確性影響的對策

（1）根據超聲波流量計特性，流速沿軸線均勻分布的流態能提高測量的準確性，所以在流量計上下游安裝足夠長直管段。（2）為盡量減少臟污對超聲波流量計計量準確度的影響，在管道、設備吹掃階段要盡量吹掃干凈；要加強對過濾器的維護保養，嚴格按照操作規程，定期排污，定期清理過濾器濾芯；定期對超聲波流量計進行檢定，對其探頭潔凈度進行檢測。（3）充分重視帶噪聲源情況下超聲波流量計的設計和安裝， 避免超聲噪聲影響流量計正常工作的情況發生。（4）由于氣體超聲波流量計需要面對氣體輸送過程中的各種干擾，特別是未知流場對測量精度的影響尤為突出，因此，在設計階段如能實地測量速度場，就可降低對各種流動狀況建立數學模型的誤差，可獲得更好的流場適應性。

4.2 壓力、溫度測量準確度影響的對策

（1）根據材料科學的發展，使用先進的傳感材料，提高傳感材料的敏感度。（2）現場和遠傳儀表嚴格按照國家要求及時進行檢定，并在確保檢定合格的前提下應用。另外，在日常巡檢過程中要定期對現場儀表和遠傳儀表就行校對，及時發現問題并整改，確保壓力、溫度數據的準確性。

4.3 氣質組分影響的對策

為遵守計量公平、公正原則，可在不影響下游用戶安全用氣和氣質達標的前提下，在計量設備中引入在線色譜分析儀對輸送天然氣組分含量進行實時監測、上傳，提高天然氣組分檢測的準確度，及時根據測量結果調整超聲波流量計的相對密度設定值。

4.4 流量計算機影響的對策

及時采納當前最先進的組態軟件，提高流量計算機積分水平，將當前科技成果轉化為實踐應用。

5 結語

結合本次計量事件，可以明顯的發現，工作人員在減少供氣量時，未按照操作規定執行，而是人為的采用控閥方式降低流量，結果因控閥造成節流效應明顯，而節流效應產生的噪音嚴重干擾了超聲波信號，最終造成計量誤差。

參考文獻：

[1]焦永興，李華.超聲波流量計在天然氣計量中的應用及存在問題分析[J].中國石油和化工標準與質量，2014（06）.

[2]楊聲將，何敏，任佳.超聲波流量計計量系統性能的主要影響因素[J].天然氣工業，2006（03）.