氣管道設(shè)置過濾分離器對(duì)氣體超聲流量計(jì)的重要性

馬 嘯

（中國石油集團(tuán)工程建設(shè)有限責(zé)任公司華北分公司，河北任丘 062552）

氣管道設(shè)置過濾分離器對(duì)氣體超聲流量計(jì)的重要性

馬 嘯

（中國石油集團(tuán)工程建設(shè)有限責(zé)任公司華北分公司，河北任丘 062552）

結(jié)合氣體超聲流量計(jì)的實(shí)際運(yùn)行，對(duì)氣體雜質(zhì)對(duì)計(jì)量精度的影響及設(shè)置過濾分離器的必要性進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

超聲流量計(jì)；氣體雜質(zhì)；過濾分離器

外輸計(jì)量是作為一個(gè)企業(yè)氣體貿(mào)易交接的關(guān)鍵，只有高精度的計(jì)量指標(biāo)才能有效的保障企業(yè)核算計(jì)量的經(jīng)濟(jì)利益。計(jì)量的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也關(guān)系到下游用戶的經(jīng)濟(jì)利益，因此流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度無疑是最重要、最受到關(guān)注的問題，從超聲計(jì)量系統(tǒng)的工作原理和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用出發(fā)，影響其精度的因素眾多，如管線下游控制閥噪聲、儀表振動(dòng)和上游直管段內(nèi)壁的臟污、天然氣的組成以及在線色譜儀和溫度、壓力變送器測(cè)量準(zhǔn)確度等都對(duì)氣體超聲流量計(jì)量系統(tǒng)準(zhǔn)確度有所影響，本文在保證了組分分析、補(bǔ)償儀表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度基礎(chǔ)上，主要對(duì)氣體臟污、雜質(zhì)、積水對(duì)計(jì)量精度的影響及設(shè)置過濾分離器的必要性予以討論。

1 氣體超聲流量計(jì)工作原理

氣體超聲流量計(jì)按照工作原理可分為兩種：傳播時(shí)間的方式和多普勒原理。目前主流的氣體超聲流量計(jì)設(shè)備主要采用的是傳播時(shí)間原理的氣體超聲流量計(jì)，因此下面我們將以傳播時(shí)間式原理的超聲流量計(jì)來進(jìn)行闡述。

傳播時(shí)間式原理是通過檢測(cè)超聲波脈沖順流、逆流在傳播時(shí)間上的差值進(jìn)行計(jì)算來推算出媒質(zhì)流速的方法。參考圖1，將管道超聲波換能器R和T分別安裝在管道兩側(cè)作為收發(fā)超聲裝置，管道中的氣體按照速度u向前流動(dòng)。兩個(gè)超聲波換能器在發(fā)射和接收條件下交替工作，當(dāng)T發(fā)出超聲波，R端接收信號(hào)時(shí)稱作順流發(fā)射的狀態(tài)，相反當(dāng)R發(fā)射超聲波T接收信號(hào)時(shí)稱作逆流發(fā)射的狀態(tài)。

圖1 超聲流量計(jì)工作原理圖

以上是對(duì)傳播時(shí)間式超聲波流量計(jì)工作原理的簡單描述和示意，以便直觀的了解其工作原理，此處不再詳細(xì)描述工作原理的公式計(jì)算過程。

2 氣體臟污、雜質(zhì)、積水對(duì)計(jì)量精度的影響

氣體管道中的雜質(zhì)總體可分為兩大類：一類是前期管道施工階段造成的施工垃圾；另一類則是管道經(jīng)過長期運(yùn)行后，逐漸形成的泥污、油污、銹塵、水等。一般來講這兩類雜質(zhì)在短期計(jì)量過程中均對(duì)氣體超聲流量計(jì)的計(jì)量精度沒有影響。但對(duì)于施工雜質(zhì)來講，有可能在運(yùn)行初期造成流量計(jì)前的流動(dòng)調(diào)整器堵塞，影響正常計(jì)量，一般常規(guī)類型及精度的過濾器均可解決此類雜質(zhì)堵塞的問題。對(duì)于第二類雜質(zhì)，當(dāng)氣體介質(zhì)在管道內(nèi)經(jīng)過長期運(yùn)行的輸送過程后，會(huì)造成氣體中的一些雜質(zhì)及臟污逐漸附著在氣體超聲流量計(jì)上游及下游直管段和流量計(jì)探頭換能器的表面上，隨著時(shí)間的推移將逐漸影響到超聲流量計(jì)外輸貿(mào)易計(jì)量的精度。

在《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50251涉及的相關(guān)規(guī)定中“輸氣管道試壓、清管結(jié)束后宜進(jìn)行干燥”，根據(jù)這條要求可以看出，目前我國對(duì)氣體介質(zhì)的長輸管道進(jìn)行整體干燥的工程應(yīng)該并不多，并且規(guī)范條款中使用的也是“宜”字，沒有對(duì)管道內(nèi)介質(zhì)是否必須進(jìn)行干燥做出硬性的規(guī)定。但是氣體超聲流量計(jì)對(duì)于氣體中水分的含量的敏感度是相當(dāng)高的，由此可以看出對(duì)管道內(nèi)氣體的干燥還是十分必要的。

隨著管道內(nèi)氣體的水分和臟污介質(zhì)逐漸聚集，造成對(duì)氣體超聲流量計(jì)貿(mào)易交接計(jì)量精度的影響逐漸增加，影響主要體現(xiàn)在以下方面：①粉塵、臟污雜質(zhì)慢慢附著在氣體超聲流量計(jì)設(shè)備的表體內(nèi)徑表面，造成流量計(jì)表體內(nèi)徑的有效橫截面積減小，由于氣體超聲流量計(jì)的工作原理就是按照流量計(jì)表體的內(nèi)徑有效橫截面，將氣體流速轉(zhuǎn)換成流量的推導(dǎo)過程，所以會(huì)造成氣體流量在通過時(shí)的測(cè)量值比實(shí)際通過量高；②由于超聲波在高密度的雜質(zhì)介質(zhì)中傳播速度高于在氣體中的速度，因此當(dāng)臟污雜質(zhì)附著在流量計(jì)換能器探頭的表面時(shí)，會(huì)極大的縮短超聲波在流量計(jì)探頭之間傳播的時(shí)間，造成流量值比實(shí)際測(cè)量值偏高；③氣體超聲流量計(jì)的測(cè)量環(huán)境是充分發(fā)展的變化環(huán)境，當(dāng)附著在氣體超聲流量計(jì)包括其上游的雜質(zhì)將造成氣體流速剖物面上的相關(guān)特性不斷發(fā)生變化，從而逐漸影響流量計(jì)的計(jì)量精度。

3 設(shè)置過濾分離器的重要性及注意事項(xiàng)

由氣體臟污、雜質(zhì)、積水對(duì)計(jì)量精度的影響可以看出設(shè)置過濾分離器是十分必要的。例如在長輸天然氣管道的首站和末站設(shè)置過濾分離器的主要作用是有效地過濾掉氣體介質(zhì)中的各種固體顆粒和水份，目前主要投運(yùn)使用的過濾分離器均能夠有效地過濾掉不同尺寸大小的固體顆粒雜質(zhì)，同時(shí)能夠分離掉大于10μm的全部水氣。

因此為了能夠及時(shí)地將分離器的污水排出，通常過濾分離器應(yīng)設(shè)置積液包，可通過人工手動(dòng)或自動(dòng)聯(lián)鎖的方式將過濾分離器中的污水排出。如果過濾器排污不夠及時(shí)，積液器中的污水積滿會(huì)使得液態(tài)水隨天然氣進(jìn)入氣體超聲流量計(jì)而導(dǎo)致計(jì)量故障。在投產(chǎn)運(yùn)行初期的時(shí)候，應(yīng)考慮將過濾分離器濾芯的更換頻率適當(dāng)加大。

使用過濾分離器時(shí)，管內(nèi)積水或銹塵都會(huì)使過濾分離器的濾芯失效，因此投產(chǎn)置換時(shí)應(yīng)注意保護(hù)好過濾分離器。這樣氣體超聲流量計(jì)的使用壽命和計(jì)量精度都得到了最大的保障。

[1] GB50251.輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB/T18604.用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量[S].

[3] GB/T18603.天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求[S].

The Importance of Gas Piping to Filter Separators for Gas Ultrasonic Flow meters

Ma Xiao

The effect of gas impurity on its measurement accuracy and the necessity of setting the filter separator are described in detail in the actual operation of gas ultrasonic flow meter.

ultrasonic flow meter；gas impurity； filter separator

TH814

B

1003–6490（2017）10–0090–01

2017–07–24

馬嘯（1985—），男，河北任丘人，工程師，主要從事儀表自控工作。