氣體超聲波流量計(jì)在貿(mào)易計(jì)量中的應(yīng)用

王勤梅　金河　邱國(guó)勝

摘 要：普光天然氣凈化廠產(chǎn)品氣外輸計(jì)量采用高級(jí)超聲波流量計(jì)計(jì)量，是中原油田在天然氣外銷貿(mào)易計(jì)量中首次使用超聲波流量計(jì)。氣體超聲流量計(jì)沒有如節(jié)流裝置幾何形狀及尺寸變化影響儀表特性的問題，其聲道長(zhǎng)度，聲道角及管道橫截面面積是恒定的參數(shù)；也沒有引壓管線之類易引起故障的部件，能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定儀表系數(shù)并為此長(zhǎng)期穩(wěn)定。天然氣流量計(jì)量系統(tǒng)，精度高、無壓損、能耗低、結(jié)實(shí)耐用、維護(hù)少。普光凈化廠使用氣體超聲波流量計(jì)作為產(chǎn)品氣貿(mào)易計(jì)量流量計(jì)大大降低了計(jì)量裝置故障的發(fā)生概率，延長(zhǎng)了計(jì)量設(shè)備的壽命，避免了一些不必要的計(jì)量糾紛，提升了企業(yè)的聲譽(yù)，樹立了良好的形象。

關(guān)鍵詞：天然氣；貿(mào)易計(jì)量；超聲波流量計(jì)；計(jì)量系統(tǒng)；準(zhǔn)確度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.228

0 前言

天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)能源和化工原料其計(jì)量越來越被人們重視。由于天然氣的可膨脹性、可壓縮性等特性，造成天然氣要比液體計(jì)量困難得多。氣體超聲流量計(jì)沒有如節(jié)流裝置幾何形狀及尺寸變化影響儀表特性的問題，其聲道長(zhǎng)度，聲道角及管道橫截面面積是恒定的參數(shù)；也沒有引壓管線之類易引起故障的部件，能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定儀表系數(shù)并為此長(zhǎng)期穩(wěn)定。天然氣流量計(jì)量系統(tǒng)，具有高精度、無壓損、低能耗、結(jié)實(shí)耐用、維護(hù)少的特點(diǎn)。

1 超聲波流量計(jì)的結(jié)構(gòu)及原理

1.1 流量計(jì)結(jié)構(gòu)

DANIEL3400系列氣體超聲流量計(jì)結(jié)構(gòu)主要分三部分：流量計(jì)本體、超聲換能器、Mark II 電子數(shù)據(jù)處理單元。

1.2 四聲道超聲波流量計(jì)工作原理（如圖1）

2 超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)及在計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用

普光凈化廠產(chǎn)品氣貿(mào)易計(jì)量精心選擇了各種設(shè)備組成計(jì)量系統(tǒng)，整體計(jì)量精度優(yōu)于0.70%。計(jì)量系統(tǒng)中包括Daniel高級(jí)超聲波流量計(jì)、 Daniel S600流量計(jì)算機(jī)、在線色譜分析儀。

2.1 daniel 超聲波流量計(jì)

Daniel 超聲波流量計(jì)是時(shí)間直通式超聲波流量計(jì)，聲波由一個(gè)探頭發(fā)射另一個(gè)探頭接受，不經(jīng)管壁反射，聲波由上游向下游傳輸?shù)臅r(shí)間（由于聲波被氣流推動(dòng)）小于聲波由下游向上游傳輸?shù)臅r(shí)間（聲波被氣流方向阻攔），這兩個(gè)時(shí)間之差與氣流的速度存在某種對(duì)應(yīng)關(guān)系。從上下游測(cè)得的傳輸時(shí)間可以計(jì)算出氣流的平均速度和聲波的速度。

2.2 daniel s600 流量計(jì)算機(jī)

Daniel s600流量計(jì)算機(jī)適合于石油天然氣貿(mào)易交接計(jì)量和標(biāo)定的各種應(yīng)用。可作為多流路計(jì)量的一個(gè)部分或獨(dú)立運(yùn)行。單臺(tái)流量計(jì)算機(jī)可以計(jì)量多路油氣，最多可達(dá)到 6 路計(jì)量。帶有鍵盤和LCD顯示，方便數(shù)據(jù)記錄和顯示。有多方向快捷件，可以方便搜尋顯示條目。帶有4級(jí)密碼管理，可以分級(jí)管理操作人員和信息內(nèi)容。它可計(jì)算瞬間流量和總流量并通過打印口打印報(bào)告，打印口可組態(tài)。S600系列流量計(jì)算機(jī)不間斷進(jìn)行診斷自檢。一旦發(fā)現(xiàn)問題，會(huì)觸發(fā)報(bào)警提醒操作員采取措施所有報(bào)警信息都會(huì)被記錄或打印。CPU板帶有兩個(gè) RS232口和三個(gè) RS422口連接其它設(shè)備。通訊口可以用于與上位機(jī)系統(tǒng)， SCADA或其它設(shè)備通訊。另外帶有一個(gè)10BaseT（Twisted Pair）以太網(wǎng)界面用于網(wǎng)絡(luò)連接。S系列流量計(jì)算機(jī)的組態(tài)可以使用標(biāo)準(zhǔn)格式，也可以按照客戶要求使用組態(tài)軟件定制。

2.3 色譜分析儀

色譜分析儀系統(tǒng)由樣品預(yù)處理系統(tǒng)、色譜分析儀組成。樣品由采樣點(diǎn)取出，經(jīng)樣品管線傳輸至樣品預(yù)處理進(jìn)行樣品處理，經(jīng)過樣品過濾器進(jìn)入色譜分析儀進(jìn)行樣品分析，分析的結(jié)果以Modbus通信送入DCS系統(tǒng)和天然氣計(jì)量系統(tǒng)。

3 效益及結(jié)論

普光凈化廠使用氣體超聲波流量計(jì)作為產(chǎn)品氣貿(mào)易計(jì)量流量計(jì)大大降低了計(jì)量裝置故障的發(fā)生概率，延長(zhǎng)了計(jì)量設(shè)備的壽命，避免了一些不必要的計(jì)量糾紛，提升了企業(yè)的聲譽(yù)，樹立了良好的形象。

參照有關(guān)計(jì)量技術(shù)部門的數(shù)據(jù)，因計(jì)量準(zhǔn)確度偏離造成的經(jīng)濟(jì)損失：以年輸氣1億立方米為例：溫度偏差1攝氏度---計(jì)量0.34%偏差；壓力偏差1kPa---計(jì)量0.1%偏差；由色譜儀造成的組分計(jì)量偏差—0.1%。總誤差造成的損失約30～50萬立方米氣。由此可見，有效地提高計(jì)量準(zhǔn)確度，確保計(jì)量偏差控制在最低水平，對(duì)于我們年外輸氣120億立方米的企業(yè)來說，每年直接或間接的經(jīng)濟(jì)效益影響大約3000萬元。

氣體超聲波流量計(jì)有非常多的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在著一些局限性。如：對(duì)氣體流態(tài)和管道噪聲有要求。在大流量貿(mào)易計(jì)量中，如何最大的發(fā)揮氣體超聲波流量計(jì)的效能，解決和避免影響其測(cè)量準(zhǔn)確度的因素。為我們?cè)谌粘Ｊ褂弥袔砹诵碌难芯空n題，是我們的研究方向。

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[6]GB/T13610-2003《天然氣的組成分析氣相色譜法》.