超聲流量計運行狀態及對策研究

連建曉

中原油田天然氣產銷廠 河南 濮陽 457001

引言

目前氣體超聲流量計作為天然氣輸送行業的主流計量設備被廣泛應用。無論是中、大口徑管道氣體計量，還要末端小口徑的用戶氣體計量，它在天然氣計量輸送行業的占比越來越重。氣體超聲流量計在計量精度、量程比、可靠性、壓力損失、通訊連接、維護管理等方面，相比其他類型的計量設備有自己獨特的優勢。但實際使用中受氣質、流態、噪聲、壓力、溫度等多種外部因素影響，使它的測量過程存在聲速超差導致計量偏差，聲道數據偏離一致性等情況，為確保超聲計量系統的準確度、穩定性，需要傾注精力關注它的整體運行狀態，盡可能實施有效措施以減少或消除其各級報警，做到測量過程長期有效、準確無誤。

1 計量系統初裝過程的影響及對策

天然氣超聲波計量系統包括上下游計量直管段、溫度壓力測量儀表、在線色譜分析儀等實現計量的全套計量設備和其他設備的組成。大量操作數據表明，緩壓操作會提高計量設備的使用壽命，降低設備損壞率達10%左右。計量管路中流量計入口閥壓差超過0.1MPa（表壓）的地方，應安裝一個小口徑旁通閥，以促使流量計與相關工藝管道緩慢升壓，避免儀器儀表損壞。換能器超聲信號易受不穩定流、振動、噪聲等因素影響，導致計量系統不準確，現場根據是否帶有流動調整器的情況，流量計上游分別需要50D、30D的直管段，流量調整器宜裝在流量計上游10D處，流量計的下游直管段至少要5D或10D，盡可能滿足計量裝置上游端直管段的有效長度、直度、圓度及內壁光潔度[1]。

超聲流量計本體及其配件的安裝質量，初次配置調試質量，將影響計量的準確性。要加強流量計初次調試過程的檢查，系統全面分析流量計使用狀態，確認各探頭性能指標達到100%，各通道聲速差＜0.5m/s，理論聲速與實際聲速偏差＜±0.2%，各通道信噪比、增益值數據穩定且相近，在相近范圍內波動。若流量計有故障報警信息，確認無流量計自身原因產生。

2 溫度、壓力的影響及對策

壓力變送器上電后，要檢查壓力變送器的零位顯示（101.325kPa上下，不超過0.2級或0.5級的最大允許誤差范圍）。做好檢漏，確認相關引壓管路、泄氣口、連接口無滲漏情況。確認液晶屏參數顯示穩定。某輸氣站供氣支路壓力變送器，表頭突然掉電后10s內自動恢復正常；檢查中無法充分證明是儀表內部電路板的問題，只能更換備檢的儀表，在后續檢定過程與技術監測部門做好儀表監控管理或返廠檢查[2]。如表1為GBT－18603中壓力測量的準確度要求：

表1 計量系統配套儀表準確度

溫度測量較為穩定，但由于有效期外送檢拆裝中，容易發生密封不到位，保護套管混入臟物等情況，同樣會影響計量準確。做好儀表的密封防水及干燥處理，按質更換導致油保持其清潔。某輸氣站溫度變送器校準證書有一組電流值參數最大偏差是0.096mA，按照溫度變送器校準溫度范圍-20℃～80℃輸出電流范圍4mA～20mA來換算，這個電流值相對應某點的溫度誤差在0.51℃，這樣就超出GBT-18603中A級B級計量站對溫度準確度的要求，如果在A級或B級計量站使用，就需要更換允許誤差范圍內的測溫表。如表2是GBT-18603中對溫度測量的準確度要求：

表2 計量系統配套儀表準確度

3 氣質的影響及對策

超聲波流量計與流量計算機在進行工況量轉標況量的計算中，要用壓縮因子計算，而壓縮因子的獲得要利用氣體組分計算，因此，氣質對超聲波計量有很重要的影響。標況下的流量按公式（1）計算

被測天然氣組分發生改變，相對密度就不同，從而導致Zn／Zf的變化。為確保計量準確，可在計量系統中引入在線色譜分析儀，對輸送天然氣組分含量進行實時監測上傳，再通過SCADA系統對沒有色譜分析儀的計量點流量計算機進行自動賦值，分析并及時更新各計量點組分含量，實現精準計量和最大化的經濟效益[3]。

某干線冬季運行中由于氣質較差，該線某輸氣站計量點實測聲速比理論聲速高到3m/s左右，最高時達到6m/s，多組探頭性能不足50%，日均300×104Nm3的輸量下，輸氣損耗最高虧氣達到3.8×104Nm3/d。若不采取措施，這種情況的輸氣損耗會持續上升。我們一方面協調上游調整氣源供給，另一方面比對在線色譜儀分析結果及整線不同站的賦值時間，同時在輸氣站內拆卸并清潔計量管段、整流器、流量計及探頭等部件，流量計理論與實測立即恢復到1m/s以內。如果現場裝有分析小屋，需要做好在線色譜儀的日常檢查及維護管理，確保載氣、樣氣的壓力、流量在合理范圍內，同時確保氣路清潔無漏。

盡管受多重外部因素的影響，超聲流量計依然以其精度高，可靠性好，抗干擾能力強的優勢在天然氣計量領域倍受推崇。有關其運行狀態的研究不僅于上述內容，復雜的工藝系統環境，多種氣質來源混輸，集輸條件差異，能量計量實施等情況下，超聲波流量計的運行監控工作將出現新的考驗與探索領域，作為現場監控及使用者，需要密切跟蹤這類流量計的運行過程，不斷收集并分析測量過程的診斷信息，使監護過程日漸智能化、系統化，以確保天然氣計量的準確性、有效性、穩定性。