淺談天然氣計量中氣體超聲波流量計的應用

郝剛

摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，天然氣的應用越來越廣泛，其社會需求量也在不斷增加，供需雙方對計量的準確度要求也在提高，目前比較常用和有效的天然氣計量工具是氣體超聲波流量計。氣體超聲波流量計具有計量精確度高、計量范圍廣泛、受外界影響因素小、便于安裝維護等特點，已被廣泛應用于天然氣計量。本文就其在天然氣計量中的應用進行闡述，為使用者提供值得借鑒的使用方法和實踐經(jīng)驗，以供參考。

關鍵詞：氣體超聲波流量計;天然氣;計量;應用

1 引言

天然氣作為重要的清潔能源，已被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)和居民生活，加強對天然氣的計量管理，對于進一步加強能源管理、準確評價天然氣生產(chǎn)和經(jīng)營企業(yè)的運營狀態(tài)和經(jīng)濟效益，具有重要意義。對于天然氣的準確計量，應選擇計量精度較高、實用范圍廣泛、受外界影響因素較小、便于安裝維護的氣體計量設備。目前實用性較強、應用范圍較廣的是氣體超聲波流量計，為此，本文對氣體超聲波流量計的應用進行分析。

2 氣體超聲波流量計

氣體超聲波流量計主要是針對管道中流動的各種氣體的流量進行計量，時差式氣體超聲波流量計是目前使用廣泛、計量較為精確的氣體流量計，安裝維護十分方便。安裝時不需要將超聲波探頭插入管道內(nèi)，不需要中斷供氣，只需要將夾式超聲波探頭夾在天然氣管道上即可實現(xiàn)精確的流量計量。流量計工作時，探頭不接觸被測量介質(zhì)，不存在壓差損失，由于時差式氣體超聲波流量計的靈敏度比較高，即使是對流速較低、流量較小的氣體也能夠測出精確的流量數(shù)據(jù)。時差式氣體超聲波流量計配置兩個既可以發(fā)射信號、同時又可以接受信號的傳感器，流量計工作時利用超聲波在氣體介質(zhì)中沿著氣體順流傳播的時間和逆流傳播的時間差與氣體的流量成正比的原理對天然氣流量進行計量[1]。由于被測量管道內(nèi)氣體的流動速度只和時間與長度相關，而與被測量介質(zhì)的聲速無關聯(lián)，時間與長度兩個基本量之間的相互關系是氣體超聲波流量計對氣體流量的準確計量的基礎，其導出量的時間和長度的溯源性比較好。實踐證明，溯源性的準確度越高，氣體超聲波流量計所計量結(jié)果的精確度就越高，因此可建立起以此為基礎的氣體流量測量基準[2]。

3 氣體超聲波流量計的應用

3.1 氣體超聲波流量計的計量

用氣體超聲波流量計計量天然氣流量，是運用多種參數(shù)進行復雜的計量過程，在研究過程中應選定基準流量測定對比裝置以提高測量的準確性。本項研究采用如下設備：第一，標準孔板流量計;第二，四聲道時差氣體超聲波流量計，技術(shù)參數(shù)管道內(nèi)徑300mm，流量范圍240-6405m?/小時（工作狀態(tài)下）。實驗中將二者串聯(lián)運行，壓力不同，氣體流量存在較大差異，如表1。

3.2 氣體超聲波計量的影響因素

（1）噪聲因素。環(huán)境噪聲和氣體流過沒有開關的閥門時節(jié)流所產(chǎn)生的噪聲對氣體超聲波流量計的準確性都會產(chǎn)生影響，其影響來自于被測氣體收到節(jié)流噪聲影響所產(chǎn)生的噪聲波動，這種影響是不可忽視的。在實驗中，使用氣體超聲波流量計上游的節(jié)流閥1對氣體流量進行控制，如果加大氣體的流量，節(jié)流所產(chǎn)生的噪聲也會隨之加大，實驗用兩種氣體流量計之間的計量誤差也會隨之增加，氣體超聲波流量計的計量數(shù)據(jù)明顯小于標準孔板流量計。如果使用閥門2進行節(jié)流而閥門1全開，兩種類型流量計之間的誤差保持基本穩(wěn)定[3]。這時如果增加閥門1的流量，氣體超聲波流量計的信噪比就會隨之增加，其原因在于流過節(jié)流閥的氣體既可以產(chǎn)生普通噪聲能被人耳聽見，也可以產(chǎn)生超聲波而不能被聽見，超聲是有頻率的，假如這種超聲的頻率與氣體超聲波流量計的工作頻率接近，超聲波就會相互抵消降低信噪比，并對計量的準確度產(chǎn)生影響。

（2）氣體流態(tài)因素。安裝氣體超聲波流量計時，應按照技術(shù)標準上下游分別保持10D和5D的平直管路，使進入流量計的氣體能保持對稱和穩(wěn)流的速度分布，避免由于彎頭及閥門產(chǎn)生阻流，并影響計量的準確性。

（3）氣體質(zhì)量因素。如果介質(zhì)中含有粉塵等雜質(zhì)，會影響氣體超聲波流量計計量的準確性，如果粉塵的含量較高，會在換能器中形成堆積而使氣體超聲波流量計不能正常使用。

4 氣體超聲波流量計使用過程中的注意事項

4.1 正確選擇型號

氣體超聲波流量計主要用于天然氣計量，其流量比值通常為1：30，流動速度位于2.7-27m/s之間，所計量的準確性較高。如果天然氣的流量低于技術(shù)參數(shù)，計量的準確性就會明顯降低;如果天然氣的流動速度高于技術(shù)參數(shù)，高速流動的天然氣就會帶走超聲波信號無法被檢測到而產(chǎn)生計量事故[4]。因此在氣體超聲波劉練級的選擇過程中，必須對氣體的流量、流速、管道壓力等技術(shù)參數(shù)做綜合判定，以提高計量的準確性。

4.2 合理安裝

氣體超聲波流量計必須選擇水平安裝，與上下游管道處于同一水平線，使天然氣在流動過程中能及時帶走被析出的液體，以避免液體堆積造成流量計受損，如果天然氣含有較多粉塵，應在流量計上游假裝過濾裝置，以提高計量的精確度。

4.3 定期檢查測試維護

對使用中的氣體超聲波流量計要定期檢查、測試與維護，檢查的關鍵點在于換能器表面是否結(jié)有水垢及有雜質(zhì)存在，各連接部位是否存在松動或漏氣等現(xiàn)象[5]。定時巡查并做好記錄，如果流量計的計量值突然發(fā)生較大變化，要及時進行檢測，檢測方法是將同樣型號的氣體超聲波流量計串聯(lián)安裝或使用氣體超聲波流量計檢測軟件進行校核，以查明原因及時予以糾正。

5 結(jié)語

目前，在天然氣管道輸送中，氣體超聲波流量計是常用的計量工具，其性能比較優(yōu)越。但在安裝和使用過程中，要嚴格遵循技術(shù)規(guī)程，定期做檢查、測試、保養(yǎng)和維護，保證運行的安全穩(wěn)定性和計量的準確性。

參考文獻：

[1]蒙軍玲.淺談氣體超聲波流量計在天然氣流量計量中的應用[J].工程技術(shù)（文摘版），2016（8）：00241.

[2]倪鴻雁.氣體超聲波流量計在天然氣貿(mào)易交接計量中的應用探討[J].山東化工，2016，45（18）：87-89.

[3]丁曉峰.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.