朱峰

摘 要： 目前的天然氣計(jì)量中應(yīng)用最為廣泛的就是超聲波流量計(jì)，而超聲波流量計(jì)的使用需要嚴(yán)格的操作流程和規(guī)范，本文對(duì)超聲波流量計(jì)的影響因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析，主要有噪聲、臟污堆積以及溫度和壓力等，這些因素會(huì)嚴(yán)重影響超聲波流量計(jì)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。本文在分析這些影響因素的基礎(chǔ)上，提出了與之相對(duì)應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，并且對(duì)超聲波流量計(jì)的檢定進(jìn)行了簡(jiǎn)要地介紹，希望能夠?qū)Τ暡髁坑?jì)在天然氣的計(jì)量工作起到一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞： 天然氣；計(jì)量；超聲波流量計(jì)；噪聲；臟污；檢定

前言：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，天然氣的需求量增長(zhǎng)呈現(xiàn)出爆發(fā)性的趨勢(shì)，從而對(duì)天然氣的計(jì)量提出了更高的要求。超聲波流量計(jì)計(jì)量是天然氣計(jì)量中應(yīng)用最為廣泛的計(jì)量方式，特別是在大口徑、長(zhǎng)距離的天然氣運(yùn)輸管道計(jì)量工作中，其具有可靠性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單且投入低、較穩(wěn)定和效率高的優(yōu)點(diǎn)，特別是在《用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》發(fā)布后，超聲波流量計(jì)得到了更加廣發(fā)的應(yīng)用。超聲波流量計(jì)工作原理是通過(guò)時(shí)間差來(lái)進(jìn)行測(cè)量，即在天然氣的運(yùn)行管道上安裝一對(duì)用于接收超聲信號(hào)的超聲換能器，然后對(duì)氣體流速進(jìn)行測(cè)量，用測(cè)量的氣體流速乘以超聲波劑量計(jì)的截面積，兩者的乘積就是管道內(nèi)的天然氣流量，但是這樣計(jì)算得到的數(shù)據(jù)還不夠準(zhǔn)確，需要再結(jié)合溫度、壓力等影響因素進(jìn)行修正，從而得出更加準(zhǔn)確的流量數(shù)據(jù)。

一、超聲波流量計(jì)在天然氣計(jì)量中的影響因素

天然氣計(jì)量中超聲波流量計(jì)由于其工作原理的原因，導(dǎo)致會(huì)受到噪音、臟污、溫度以及壓力等的影響，使得計(jì)量中會(huì)出現(xiàn)一些不準(zhǔn)確的情況，下面將對(duì)這些影響因素進(jìn)行分析。

首先是噪聲的影響，在天然氣計(jì)量中噪聲的來(lái)源可能是流過(guò)天然氣管道的高速氣流，或者突出的探頭，以及整流器，另外流量調(diào)節(jié)閥或者壓力也會(huì)產(chǎn)生噪音。噪聲給天然氣計(jì)量帶來(lái)的誤差最高可達(dá)2%，嚴(yán)重影響著天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

其次是臟污的影響，天然氣中會(huì)含有水、油以及硫化鐵粉末或者其他的一些臟污，帶有臟污的天然氣在流過(guò)超聲波流量計(jì)時(shí)，這些臟污會(huì)慢慢地在管道內(nèi)壁和超聲波探頭上堆積，從而影響超聲波流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性。

最后是溫度和壓力的影響，超聲波流量計(jì)系統(tǒng)的主要組成部件有流量計(jì)、溫度變送器、壓力變送器以及流量計(jì)算機(jī)和在線組分分析儀等，因此在進(jìn)行天然氣計(jì)量時(shí)將組分和壓力以及溫度進(jìn)行輸入，就可以通過(guò)流量計(jì)算機(jī)將工況流量轉(zhuǎn)換計(jì)算成用于貿(mào)易的體積量。所以，壓力和溫度一定要測(cè)量準(zhǔn)確，才能保證計(jì)量的準(zhǔn)確性。

二、超聲波流量計(jì)在天然氣計(jì)量中應(yīng)該注意的問(wèn)題

目前超聲波流量計(jì)在我國(guó)的天然氣計(jì)量中尤其是大流量的天然氣計(jì)量中得到了廣泛的應(yīng)用，但是要保證超聲波流量計(jì)計(jì)量的準(zhǔn)確性，需要充分考慮各種影響因素，上文對(duì)超聲波流量計(jì)在天然氣計(jì)量應(yīng)用中的影響因素進(jìn)行了分析，下面將就這些影響因素的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行研究。

首先是噪聲，超聲波流量計(jì)是通過(guò)管道中的一對(duì)超聲波換能器之間的時(shí)間差進(jìn)行計(jì)量的，因此超聲波脈沖信號(hào)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著計(jì)量的準(zhǔn)確性。而天然氣運(yùn)輸中的噪聲會(huì)影響超聲波換能器的接收準(zhǔn)確性，從而導(dǎo)致計(jì)量的誤差。因此，為了提高計(jì)量的準(zhǔn)確性，必須要減少天然氣運(yùn)輸中的噪聲。例如在對(duì)于超聲波脈沖測(cè)量換能器安裝位置的選擇要避開(kāi)管道的彎頭部位，另外還要選擇抗干擾能力強(qiáng)的接收器，將噪聲的影響降到最低，保證超聲波流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性。

其次是管道配置，超聲波流量計(jì)對(duì)天然氣進(jìn)行計(jì)量時(shí)，管道中的一些門閥以及匯管等部件會(huì)使天然氣產(chǎn)生流速畸變，從而導(dǎo)致計(jì)量誤差，而且其畸變程度和超聲波流量計(jì)的修正能力決定了誤差的大小。因此要降低這些部件對(duì)天然氣流速的影響，一般情況下計(jì)量區(qū)域內(nèi)的管道都是直管道，而且直管道的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，超聲波流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性越高，也更加可靠。目前對(duì)于管道的直管道最低長(zhǎng)度在標(biāo)準(zhǔn)《用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》中進(jìn)行了明確的規(guī)定，主要分為四種情況，一是沒(méi)有安裝整流器的多聲道氣體流量計(jì)上游直管段的最短長(zhǎng)度是10D，下游是5D。二是不安裝整流器的單聲道氣體超聲流量計(jì)其上下游的最短直管長(zhǎng)度非常復(fù)雜，具體又分為8種形式，詳細(xì)的規(guī)定可以參照標(biāo)準(zhǔn)。三是安裝了流動(dòng)調(diào)整器的，其安裝位置和管道長(zhǎng)度要符合生產(chǎn)廠家的要求。四是現(xiàn)場(chǎng)安裝條件不能滿足的時(shí)候，可以進(jìn)行實(shí)際模擬，確保誤差小于±0.3%。當(dāng)然除了對(duì)長(zhǎng)度有規(guī)定之外，對(duì)于直管段的質(zhì)量也有要求，例如在直管段的鋪設(shè)時(shí)要避免管道內(nèi)有凸出物，因?yàn)橥钩鑫飼?huì)影響超聲波流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性。

最后是臟污，天然氣中含有的水、油和硫化鐵粉末等臟污在通過(guò)天然氣管道時(shí)會(huì)慢慢在管道內(nèi)壁和超聲波的接收設(shè)備上堆積，這些臟污的堆積會(huì)使得天然氣的運(yùn)輸管道內(nèi)徑逐漸變小，導(dǎo)致超聲波流量計(jì)的讀數(shù)增大，另外臟污的堆積也會(huì)使得天然氣的運(yùn)輸管道內(nèi)壁越來(lái)越粗糙，而粗糙的內(nèi)壁會(huì)使超聲波脈沖信號(hào)出現(xiàn)反射衰減現(xiàn)象，導(dǎo)致計(jì)量出現(xiàn)誤差。另外臟污的堆積還會(huì)減少超聲波的傳輸時(shí)間，導(dǎo)致計(jì)量結(jié)果偏大。所以要減少臟污的堆積，需要對(duì)天然氣的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)定期進(jìn)行管道清理，根據(jù)天然氣的質(zhì)量確定清理的次數(shù)，質(zhì)量較差時(shí)要增加管理清理的次數(shù)。在進(jìn)行管道清理的時(shí)候可以使用排污池以及增設(shè)旋風(fēng)分離器，解決管道排污時(shí)壓力大、容量大的問(wèn)題，同時(shí)旋風(fēng)分離裝置還可以確保臟污不會(huì)進(jìn)入下游管道，提高排污質(zhì)量。

三、天然氣計(jì)量中超聲波流量計(jì)的檢定

超聲波流量計(jì)要對(duì)天然氣流量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，就必須要保證流量計(jì)的狀態(tài)正常，因此要定期對(duì)超聲波流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)。而對(duì)超聲波流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)首先需要選擇有資質(zhì)的檢定單位，目前我國(guó)具有檢定資質(zhì)的單位主要有國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站、國(guó)家站成都以及重慶天然氣分站等。目前超聲波流量計(jì)的主要檢定方式有在線實(shí)流檢定和離線實(shí)流檢定。一般情況下，要對(duì)超聲波流量計(jì)進(jìn)行在線實(shí)流檢定需要的設(shè)備和運(yùn)行環(huán)境都有很高的要求，而這些條件的滿足是比較困難的。目前我國(guó)的天然氣超聲波流量計(jì)檢定主要還是采用的離線實(shí)流檢定，但是在線實(shí)流檢定具有準(zhǔn)確度高和送檢成本低的優(yōu)點(diǎn)，因此在未來(lái)的檢定工作中在線實(shí)流檢定是必然的發(fā)展趨勢(shì)，而且在一些交通條件比較好的地方已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)流檢定。目前《超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程》中對(duì)超聲波流量計(jì)的檢定周期進(jìn)行了詳細(xì)地規(guī)定，例如在超聲波流量計(jì)如果具有自行診斷和報(bào)警的功能的話，對(duì)于超聲波流量計(jì)的檢定周期可以從一年延長(zhǎng)至六年。因此，目前超聲波流量計(jì)的研究機(jī)構(gòu)都在對(duì)其診斷和報(bào)警的技術(shù)進(jìn)行研究，這種影響會(huì)延長(zhǎng)檢定周期，降低檢定成本。

總結(jié)：

超聲波流量計(jì)具有測(cè)量范圍寬以及安裝簡(jiǎn)單，同時(shí)不會(huì)因?yàn)楣?jié)流裝置的幾何尺寸變化而對(duì)流量計(jì)的特征產(chǎn)生影響，使得其在天然氣的計(jì)量中出能夠獲得更加長(zhǎng)久的發(fā)展。但是超聲波流量計(jì)會(huì)受到環(huán)境的影響，例如噪聲、臟污的堆積以及溫度和壓力等的影響，這些因素會(huì)影響超聲波流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性。同時(shí)對(duì)于這些影響因素，本文提出了一些應(yīng)對(duì)措施，并對(duì)超聲波流量計(jì)的檢定進(jìn)行了一些介紹，希望能夠?qū)Τ暡髁坑?jì)在天然氣計(jì)量中的應(yīng)用起到一定的幫助。■

參考文獻(xiàn)

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