天然氣管中超聲波氣體流量計的應用研究

吳錦洲

摘 要：超聲波氣體流量計是一種速度式流量計，由于其性能的優異性，在各個領域得到廣泛應用。因此，在文章中，對超聲波氣體流量計的工作原理、超聲波氣體流量計在天然氣管中的應用進行探討，分析應用過程中需要注意的問題，以保證獲得更多經驗。

關鍵詞：天然氣 超聲波 氣體 流量計

中圖分類號：TE8 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（a）-0030-02

超聲波氣體流量計的應用得以迅速發展，其自身性能得以驗證。根據檢測方式，超聲波氣體流量計可以分為時間差法、和頻差法等不同方式，尤其是時差式氣體超聲波流量計的應用。

1 時差式氣體超聲波流量計原理

氣體超聲波流量計采用時差式測量原理（見圖1）。一個探頭發射信號穿過管壁、介質、另一側管壁后，被另一個探頭接收到，同時，第二個探頭同樣發射信號被第一個探頭接收到，由于受到介質流速的影響，二者存在時間差Δt，根據推算可以得出流速V和時間差Δt之間的換算關系，進而可以得到流量值Q。

2 影響超聲波流量計計量準確度的因素

2.1 噪聲對準確度的影響

根據對超聲波氣體流量計對天然氣流量的相關規定，當被測介質中存在一些噪音，會影響超聲波氣體流量計的準確性。噪聲的產生主要有流過管道的高速氣流、整流器、環境噪聲、氣流經過閥門等產生的噪聲，所以，要利用超聲波氣體流量計對上游閥門的節流進行控制，隨著流量的增加，節流的聲音也不斷增大，因此，超聲波氣體流量計的使用，需要對噪聲進行思考。當上游閥門節流的時候，超聲波氣體流量計的信噪比較低，導致其原因的產生，主要是在超聲波氣體流量計上游閥門節流的時候，會產生一種高頻超聲波。當這種聲波的頻率與超聲波氣體流量計的工作頻率相近，降低超聲波氣體流量計的信噪比的時候，將影響超聲波氣體流量計的測量精確度。

2.2 溫度、壓力測量準確度的影響

超聲波流量計計量系統一般由流量計、壓力變送器、溫度變送器、流量計算機及在線組分析儀組成，通過輸入壓力、溫度，流量計算機系統可直接將流量計的工況流量轉換為用于貿易計量的標準參比條件下的體積量，其計算公式為：

2.3 流態對流量計的影響

流速沿軸線均勻分布的流態能提高測量的準確性，管路中的閥門、空間彎頭等，也會影響天然氣的速度分布，給測量的準確性帶來較大差異，所以在流量計上下游安裝足夠長直管段，促進天然氣態的對稱性和速度的有效分布。如：超聲波氣體流量計的聲道分布，是基于管道橫截面，將其分為四個聲道。其中的氣體超聲波流量計，能夠對各個聲道的流速進行測量，維護管道中的氣體流速。

3 天然氣管中超聲波氣體流量計的應用期間的注意要點

超聲波氣體流量計對天然氣流量進行測量，能夠促進其優點的合理實現，所以，在使用期間，要注意到一些問題。

3.1 選型工作的執行

對于超聲波氣體流量計產品種類很多，主要選擇管道口徑、流量范圍，以免產生一些故障。在對超聲波氣體流量計進行選擇期間，還要對聲波干擾源進行分析，尤是是其中的高速度、大差壓設備等，減少聲波影響區域，保證能夠降低噪聲[4]。

3.2 安裝工作的有效性

超聲波氣體流量計的上游直管段、下游直管段都需要滿足一定要求。一般在上游直管段，超聲波氣體流量計最少維持在10D，下游的直管段最少為5D。對超聲波氣體流量計進行實際安裝過程中，要進行水平安裝。并且，在一些含有天然氣液比較多的地區，超聲波氣體流量計的安裝需要比上下游管道低。針對存在的固體粉塵天然氣，需要在超聲波氣體流量計上游安裝中，為其增加過濾器，以免換能器的表面存在大量堆積物[5]。

3.3 維護工作的定期執行

在使用超聲波氣體流量計期間，實現的維護工作還比較少，無法保證使用的合理性。主要是由于氣質條件的影響，計量場合比較差。所以，要對超聲波氣體流量計的換能器進行清理，對其存在的雜質、水垢等進行檢查，以免附著在換能器的表面上。還需要對超聲波氣體流量計的各個部件進行檢查，分析是否存有泄露現象，研究整個線路的連接是否合理，保證零流量測量的準確性。

3.4 診斷測試工作的及時性

超聲波氣體流量計在使用期間，當產生流量突變情況的時候，可以利用串聯運行方式，在其中對其比較與校核，分析超聲波氣體流量計故障產生后，天然氣流量是否產生變化。如果在期間沒有與其他流量進行對比，可以利用相關的診斷軟件，分析換能器的工作參數，檢查其存在的參數值是否正確。針對一些使用數量比較多的地區，還需要對比較便捷的外夾式超聲波氣體流量計進行分析，并保證其在隨時固定安裝期間，對其進行一定校核[6]。

4 結語

基于以上的相關研究和闡述，超聲波氣體流量計的性能更為優異，得以廣泛使用。隨著現代科學技術水平的不斷提升，只有充分掌握超聲波氣體流量計的工作原理和應用方式，給予整體了解，這樣才能在天然氣管流量測量工作中得以服務。

參考文獻

[1] 宮川寶.水對超聲波氣體流量計的影響分析[J].油氣田地面工程，2010，29（4）：63-64.

[2] 陳秀秀.天然氣管輸中超聲波氣體流量計的應用研究[J].化工管理，2016（14）：137.

[3] 張金香，梁浩，陳岑等.氣體超聲波流量計在天然氣計量中的應用分析[J].中國化工貿易，2015，7（27）：149.

[4] 丁曉鋒.氣體超聲波流量計在天然氣測量中的應用[J].石油化工自動化，2014，50（3）：46-48.

[5] 喻勇，石曉櫳，馮玉，等.淺談氣體超聲波流量計換能器性能下降對天然氣計量的影響[J].價值工程，2015（21）： 115-117.

[6] 王存偉.氣體超聲流量計在天然氣流量計量中的應用分析[J].石油化工自動化，2015，51（6）：69-72.