超聲波流量計的維護保養

鮑文文

摘 要：本文首先闡述了天然氣超聲波流量計的結構、優缺點，接著對流量計測速原理進行探討和分析。之后又詳細介紹了對超聲波流量計的日常操作和維護保養，最后針對在實習過程中學到的知識進行了總結并提出改進意見。

關鍵詞：天然氣 超聲波流量計

1.超聲波流量計的概況

1.1定義：利用超聲在流體中的傳播特性來測量流量的流量計為超聲波流量計。

1.2結構：超聲波流量計由超聲波換能器、電子數據單元、流量計本體組成，根據他們所產生或接受到的超聲信號推導出流量測量值并把該信號轉換為正比于流量標準化輸出信號。

1.3超聲波流量計的原理

氣體超聲波流量計有單聲道與多聲道之分。無論是單聲道還是多聲道，其基本工作原理都是相同的，都是在管道的一側或兩測嵌置兩個能發射和接收聲脈沖的探頭。采用超聲波檢測技術，通過測量超聲波沿氣流順向和逆向傳播的聲速差、壓力和溫度，算出氣體流速及標準狀態下的流量。

1.4超聲波流量計的分類

按超聲波流量計在管壁上的反射情況，可分為直射、單反射、雙反射三種。

2.超聲波流量計的安裝

2.1安裝環境

2.1.1 溫度

流量計組件（包括上下游直管段、流量計、流動調整器、取溫口、取壓口）應采取必要的隔熱、防凍及其他保護措施。

2.2.2振動

流量計的安裝應盡可能避開振動環境，特別要避開可引起信號處理單元、超聲換能器等部件發生共振的環境。

2.2.3電氣噪聲

在安裝流量計及連接導線時，應避開存在較強電磁或電子干擾的環境，否則應咨詢制造廠并采取必要的防護措施。

當聲學噪聲的頻率范圍與流量計的工作頻率相近時，就可能會干擾聲脈沖檢測，從而干擾傳播時間的測量。聲學噪聲干擾還會引起脈沖“誤檢測”，導致傳播時間的錯誤測量，從而導致計量誤差。

噪聲的來源：高速氣流流經管道、突出的探頭、流動調整器以及附近工作中的調節閥均可能會產生聲學噪聲。

2.2日常操作

2.2.1記錄計量數據

定期查看流量計算機的‘小時標況累積量，‘日標況累積量和‘總標況累積量、溫度、壓力等數據，按照要求進行記錄。具體查看步驟按照流量計算機使用操作說明書進行。

2.2.2天然氣組分輸入

在已經安裝色譜分析儀的情況下，由色譜分析儀自動將組分信號傳輸給流量計算機進行標況流量的計算。

在沒有安裝色譜分析儀或者色譜分析儀故障的情況下，應根據相鄰計量站氣質參數值，通過人工輸入方法輸入到流量計算機，作為替代值來計算。氣質組分變化時，應及時更換氣質組分數據。

3.超聲波流量計的維護保養

3.1維護要求

應定期檢查信號處理單元和聲道有無故障、零流量測量是否準確、超聲換能器表面是否有沉積物等，以確保流量計的準確度，降低故障的發生率，提高設備使用壽命。

3.2維護內容

3.2.1聲速檢查

流量計所檢測到的聲速的數值應該是在一定范圍內的穩定值。當聲速值發生突然的跳變（變化幅度參照流量計廠家所提供的診斷數據）時，表明有故障存在。

3.2.2零流量測試

如果在零流量下進行測量時，所測得的氣體流速值并不是一個穩定的低數值，表明可能存在測量誤差。零流量測試，需要嚴格的測試條件，比如要保證管道中確實沒有氣體流過，且管道中的溫度要保證恒定和均勻等。

3.2.3信噪比

通常情況下，流量計工作時有較高的信噪比，低信噪也會影響到測量準確度，具體信噪比的判斷需要參照生產廠家所提供的診斷數據。如超出數據范圍應在流量計和噪聲源之間安裝管路附件（過濾器、盲三通等）。

3.2.4增益值

在長時間內增益水平應該是穩定的。查看增益值如果大于生產廠家所提供的診斷數據，說明存在臟污、壓力過低、流速過高、噪音等問題，應通過工藝調整，消除使增益值升高的因素。如：提高壓力；降低流速；或者清洗檢查或更換超聲換能器。

3.2.5信號質量

超聲流量計通常具有100%的信號質量，只有接近該超聲流量計最大量程的情況下，才有可能低于100%。

3.2.6聲速測試

使用GB/18604的計算方法得到理論聲速后與實測聲速比較，誤差在生產廠家提供的診斷數據允許的范圍內則為正常。

3.2.7小流量切除

由于管道內氣流的撞擊，會造成超聲流量計的誤判斷，產生一個不真實的流量，所以需要利用流量計算機的小流量切除功能，根據實際情況進行小流量切除。

3.2.8氣體超聲流量計長期不用，應定期通電，以延長氣體超聲流量計的系統使用壽命。

4.總結與建議

計量在天然氣工藝技術中占有極其重要的地位，精確的計量不僅可以避免天然氣貿易中上、中、下游的諸多矛盾，而且還可以提高管道的管理水平。超聲波流量計作為貿易結算的流量計量設備，是整個工藝站場的核心工藝設備。通過日常工作中的學習，我總結了一下幾點建議：

4.1增加流量計培訓，提高員工素質。現場管理人員和操作人員不僅要弄懂超聲波流量計的原理，還要在此基礎上加強對流量計操作和維護保養的技術知識，明確評價性能指標，及時更新天然氣組分，對流量計進行定期清洗檢查，確保流量計精度，使公司經濟效益達到最大化。

4.2定期對與下游用戶交接對比氣量進行分析。如果在一個較長的時間段內，發現下游用戶和本站輸氣量相差過大，就需要管理人員進行系統的分析。在排除燃氣盜用、管存、泄漏、人為失誤原因后，就需要檢查是否計量設備出現問題，并進行及時解決，解決不了的盡快向生產科或廠家尋求幫助。

4.3加強管道密閉性管理。由于天然氣本身具有無色、無味、氣體，隱蔽性極強，泄漏極不容易被發現。因此，上述現象如得不到及時的維修、更換處理，就算再精密的設備也會引起輸差。據相關資料估算，每年管道輸送企業因燃氣盜用、泄漏所產生的輸差占。

參考文獻：

[1] 李玉星 姚光鎮. 輸氣管道設計與管理 中國石油大學出版社，2009endprint