高鳳芝

摘要：在天然氣計(jì)量領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的是時(shí)差式氣體超聲波流量計(jì)，為此本文就其在天然氣劑量中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，為使用者提供值得借鑒的使用方法和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：氣體超聲波流量計(jì) 天然氣 計(jì)量 應(yīng)用

1 引言

天然氣是工業(yè)生產(chǎn)和居民日常生活不可缺少的重要能源，加強(qiáng)對(duì)天然氣流量的計(jì)量，對(duì)加強(qiáng)能源管理、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)天然氣生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)狀況和經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，都具有重要意義。對(duì)天然氣進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)量，最為關(guān)鍵的是要應(yīng)用科學(xué)合理的計(jì)量方法，選擇計(jì)量精確度高、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、使用范圍廣、受外界干擾因素小的計(jì)量設(shè)備。氣體超聲波流量計(jì)則是目前應(yīng)用廣泛且計(jì)量精確度較高的氣體計(jì)量設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于天然氣計(jì)量中。

2 氣體超聲波流量計(jì)

氣體超聲波流量計(jì)主要是對(duì)各種氣體在管道中的流量進(jìn)行計(jì)量，目前使用較為廣泛的是時(shí)差式氣體超聲波流量計(jì)，安裝時(shí)直接將夾式超聲波計(jì)量探頭安裝在天然氣管道上，而不需要將超聲波探頭插入管道內(nèi)，探頭不直接接觸被測(cè)量介質(zhì)，安裝時(shí)不需要中斷供氣，沒有壓差損失。時(shí)差式氣體超聲波流量計(jì)的靈敏度非常高，對(duì)較小流量和較低流速氣體均可測(cè)得十分準(zhǔn)確的流量數(shù)據(jù)。氣體超聲波流量計(jì)有兩個(gè)既可發(fā)射信號(hào)、同時(shí)又可接收信號(hào)的傳感器[1]。工作時(shí)利用超聲波在氣體中沿著順流傳播的時(shí)間和逆流傳播的時(shí)間差與氣體的流動(dòng)速度成正比的原理對(duì)天然氣的流動(dòng)數(shù)量進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量管道內(nèi)氣體的流動(dòng)速度只與時(shí)間和長(zhǎng)度兩個(gè)參數(shù)具有關(guān)聯(lián)性，而與介質(zhì)的聲速?zèng)]有關(guān)系。氣體超聲波流量計(jì)對(duì)氣體流量的計(jì)量是時(shí)間與長(zhǎng)度兩個(gè)基本兩之間相互關(guān)系的有機(jī)結(jié)合，其導(dǎo)出量的時(shí)間和長(zhǎng)度的溯源性較好。溯源性的準(zhǔn)確度比較高、氣體超聲波流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度比較高。因此能夠建立起以此為基礎(chǔ)的流量基準(zhǔn)[2]。

3 氣體超聲波流量計(jì)的應(yīng)用

3.1 氣體超聲波流量計(jì)的計(jì)量

應(yīng)用氣體超聲波流量計(jì)對(duì)天然氣進(jìn)行計(jì)量，是多參數(shù)計(jì)量的復(fù)雜過程，在研究的過程中，要使用必要的流量對(duì)比裝置以保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，采用標(biāo)準(zhǔn)的孔板流量計(jì)與時(shí)間差氣體超聲波流量計(jì)串聯(lián)運(yùn)行，取得了較為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)中，選用四聲道、管道內(nèi)徑300mm、工作狀態(tài)下流量范圍在240-6405m3/小時(shí)的氣體超聲波流量計(jì)，由于表壓力不同，氣體流量的差異性較大。

3.2 氣體超聲波計(jì)量的影響因素

（1）噪聲。能夠影響到氣體超聲波流量計(jì)準(zhǔn)確性的因素主要包括環(huán)境噪聲和氣體經(jīng)過沒有開關(guān)的閥門時(shí)節(jié)流產(chǎn)生的噪聲使被測(cè)氣體受到影響而產(chǎn)生的噪聲波動(dòng)，如果使用氣體超聲波流量計(jì)上游節(jié)流閥1控制氣體流量大小，節(jié)流所產(chǎn)生的聲音會(huì)隨著氣體流量的加大而變大，兩款流量計(jì)之間的相對(duì)誤差也隨之增加，標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)的計(jì)量讀數(shù)明顯大于氣體超聲波流量計(jì)的計(jì)量讀數(shù)。如果將閥門1全部打開，使用閥門2進(jìn)行節(jié)流，兩款流量計(jì)的誤差值基本保持不變。氣體超聲波流量計(jì)的信噪比會(huì)隨著閥門1流量的增大而增大，主要是由于當(dāng)氣體流過節(jié)流閥時(shí)，既可以產(chǎn)生人耳能夠的普通噪聲，還能夠產(chǎn)生人耳所無法聽到的超聲波，如果這種超聲波的頻率與氣體超聲波流量計(jì)的工作頻率相近時(shí)就會(huì)相互抵消使信噪比降低，進(jìn)而影響計(jì)量的準(zhǔn)確度[3]。

（2）氣體流態(tài)。按照技術(shù)規(guī)程的要求，氣體超聲波流量計(jì)安裝時(shí)，上下游管路最低要具有10D和5D的平直管路，確保進(jìn)入流量計(jì)的氣體呈現(xiàn)出對(duì)稱的、充分發(fā)展的、穩(wěn)流的速度分布，避免管路上的彎頭及閥門產(chǎn)生阻流并對(duì)計(jì)量的準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響。

（3）氣體質(zhì)量。如果天然氣中含有粉塵，對(duì)氣體超聲波流量計(jì)的工作性能產(chǎn)生一定的影響，如果粉塵較大，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)在流量計(jì)的換能器中形成堆積而導(dǎo)致氣體超聲波流量計(jì)無法正常使用的現(xiàn)象，因此要定期進(jìn)行檢查維護(hù)。

4 氣體超聲波流量計(jì)使用過程中的注意事項(xiàng)。

4.1 正確選擇型號(hào)

每一種計(jì)量?jī)x器都具有各自的計(jì)量范圍，氣體超聲波流量計(jì)的測(cè)量范圍比較寬，主要供測(cè)量天然氣使用，其最小和最大流量比值通常為1：30，天然氣流動(dòng)速度在2.7-27m/s之間，在此范圍內(nèi)能夠保證計(jì)量的準(zhǔn)確性和有效性。如果被計(jì)量的天然氣流量低于標(biāo)定值，計(jì)量的精確度就會(huì)降低并產(chǎn)生誤差.如果天然氣的流速高于標(biāo)定值，就會(huì)產(chǎn)生超聲波信號(hào)被高速流動(dòng)的天然氣帶走而檢測(cè)不到，產(chǎn)生計(jì)量故障[4]。因此在選擇氣體超聲波流量計(jì)時(shí)要充分考慮天然氣的流量、流速、管道壓力等綜合情況，避免產(chǎn)生計(jì)量誤差和計(jì)量故障。

4.2 合理安裝

安裝技術(shù)是十分重要的，氣體超聲波流量計(jì)的安裝要選擇水平安裝，其安裝部位要與上下油管道處于同一水平線，能夠使天然氣在流動(dòng)過程中所析出的液體隨時(shí)被流動(dòng)的氣體帶走，防止液體堆積影響計(jì)量的準(zhǔn)確性或造成流量計(jì)故障。如果天然氣中所含粉塵比重較大，應(yīng)在氣體超聲波流量計(jì)的上游加裝過濾器濾掉灰塵，提高計(jì)量的精確度。

4.3 定期檢查測(cè)試維護(hù)

使用過程中，要對(duì)氣體超聲波流量計(jì)進(jìn)行定期檢查、測(cè)試和維護(hù)，主要是檢查換能器表面是否存在雜質(zhì)和水垢，流量計(jì)的各連接部位是否存在松動(dòng)和泄露現(xiàn)象，連接線路是否正常等[5]。定時(shí)進(jìn)行巡查，如果出現(xiàn)氣體超聲波流量計(jì)的計(jì)量值突然變化，要進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，可將兩個(gè)同樣型號(hào)的氣體超聲波流量計(jì)串聯(lián)安裝進(jìn)行檢測(cè)，或使用氣體超聲波流量計(jì)檢測(cè)軟件進(jìn)行校核，查明原因及時(shí)予以糾正。

總之，氣體超聲波流量計(jì)是目前計(jì)量比較準(zhǔn)確和使用較為廣泛的天然氣計(jì)量工具，其性能明顯優(yōu)于其他種類的氣體流量計(jì)。但在安裝和使用過程中，要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)程進(jìn)行操作，定期檢查、測(cè)試和維護(hù)，保證安全穩(wěn)定的運(yùn)行和計(jì)量的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]丁曉峰.氣體超聲波流量計(jì)在天然氣測(cè)量中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化，2014，50（3）：46-48.

[2]劉寶利，高輝，寧穎.論天然氣流量計(jì)量中的氣體超聲波流量計(jì)應(yīng)用[J].科技博覽，2010（32）：274.