超聲流量計(jì)在天然氣中的應(yīng)用：

　　隨著我國天然氣市場的不斷擴(kuò)大，天然氣的計(jì)量問題也變得越來越重要，地計(jì)量對于天然氣貿(mào)易具有十分重要的影響，超聲波流量計(jì)是一種新型的氣體流量統(tǒng)計(jì)儀,，測量范圍大、具有準(zhǔn)確度高,、不易壓損,、重復(fù)性好、部件固定,、適合于口徑較大的氣體管道測量工作,，因此廣泛適用于天然氣長輸管道的計(jì)量工作中。
 

　　1.工作原理
　　超聲流量計(jì)是一種利用聲波對流管內(nèi)流體流速進(jìn)行測定的計(jì)量儀器,，氣體測量現(xiàn)場主要的設(shè)備是超聲傳感器,，傳感器一般被安裝在管壁上，傳感器與傳感器之間以幾何形的方式排列,。目前,，所使用的超神波流量計(jì)有多個(gè)不同的形式，這種形式上的差異主要是由不同的幾何形排列所導(dǎo)致的,。超聲波流量計(jì)所使用的是時(shí)間差法,，在具體操作中，將一對斜角超聲流量計(jì)算安裝早管道的一側(cè),，而將一對換能器裝在管道的另一頭,，這樣當(dāng)氣體通過后,，則可以同時(shí)，或是在設(shè)定的時(shí)間上獲得對方的超聲信號,。具體操作如下：現(xiàn)在管道兩頭安裝超聲波流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器,，轉(zhuǎn)換器A與轉(zhuǎn)換器B，兩個(gè)轉(zhuǎn)換器之間的距離假設(shè)為L,，流體在管道內(nèi)的聲速為C,，且流體自身速度為V，聲波傳播方向與流體在管道內(nèi)的流動方向夾角為θ,，聲波在流體中順流的傳播時(shí)間,，在流體中逆流傳播時(shí)間為，則可以通過如下公式計(jì)算出氣體流量：
　　
　　聯(lián)立解方程（1）式和方程（2）式可得
　　
　　從式（3）求出被測氣體的流速后,，與超聲波流量計(jì)的截面積相乘,，得到的就為流體在管道中的工況流量；利用壓縮因子及溫度,、壓力信號對工況流量進(jìn)行修正,，從而得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量，進(jìn)行貿(mào)易計(jì)量交接,。
 

　　2.超聲流量計(jì)在使用中的注意事項(xiàng)
　　超聲波流量計(jì)在高壓環(huán)境下,，以及長距離輸送管道的氣體計(jì)量中具有明顯的優(yōu)勢，但是由于現(xiàn)場環(huán)境隨時(shí)可能會發(fā)生變化,，因此超聲波流量計(jì)必須達(dá)到 GB/T18604標(biāo)準(zhǔn),，也就是2001所頒布的《用氣體超聲流量計(jì)測量天然氣流量》中所規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且在溫度,、振動以及電氣噪聲等問題上達(dá)到廠家標(biāo)準(zhǔn),。具體需要注意情況如下：
 

　　2.1噪聲影響
　　管路中的各種管件可能會出現(xiàn)共鳴的現(xiàn)象，或是受到空氣振動的影響,，而發(fā)出噪聲,，這些噪聲對于超聲波流量計(jì)會造成一定程度的影響。超聲流量計(jì)的工作原理是根據(jù)聲波與流體之間的速度差來判定流體的流量,，因此如果噪聲的頻率與流量計(jì)的工作頻率相同,，那么流量計(jì)的接收就會收到干擾。根據(jù)文獻(xiàn)資料記載,，噪聲對于流量計(jì)的影響具有重復(fù)性,，并且十分明顯，z高超過2%,，因此,，在計(jì)量管道設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該盡可能采用那些沒有彎頭,，沒有阻流件,，同時(shí)在流量計(jì)安裝的過程中,，應(yīng)該在其下游安裝一個(gè)調(diào)節(jié)閥，從而確保流體流暢的穩(wěn)定性,。在流量計(jì)的選擇上,，挑選性能較強(qiáng)的產(chǎn)品，從而增強(qiáng)其對噪聲的抗干擾與過濾能力,。
 

　　2.2管道配置
 

　　2.2.1直管段長度要求
　　我們在對流量計(jì)上下游的阻力件閥門或是匯管在測量過程中,，會影響到被測介質(zhì)的物理形態(tài)，比如產(chǎn)生漩渦或是造成氣流扭曲畸變等,，從而增加測量的誤差率,，速度分布畸變的情況越是嚴(yán)重，誤差越是嚴(yán)重,，因此,，在安裝流量計(jì)的同時(shí)，應(yīng)該在其上下游增加一定長度的直管,，從而起到穩(wěn)定介質(zhì)形態(tài)的作用,，確保z終檢測的準(zhǔn)確性。從實(shí)際的效果來看,，上下游直管的長度越長,，流量計(jì)z終的準(zhǔn)確性就越高。根據(jù)GB/T18604-2001標(biāo)準(zhǔn),，直管在上游的長度應(yīng)該不少于 10D,，而在下游的長度z短不少于5D，但是,，由于管道情況較為復(fù)雜,，因此，上游管道10D是無法滿足實(shí)際要求的,，能夠增加到20D,。如果在管道內(nèi)增加整流器的話,，則應(yīng)該要求生產(chǎn)廠商提供相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),，以及施工位置和相應(yīng)的直管長度標(biāo)準(zhǔn)，并且經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后,，方可施工,。
 

　　2.2.2直管段的質(zhì)量要求
　　在直管段長度范圍內(nèi)，任何臺階或是其他形式的突出物都會導(dǎo)致介質(zhì)流體形態(tài)的改變,，從而對超聲波計(jì)量產(chǎn)生影響,。根據(jù)文獻(xiàn)記載，在超聲波流量計(jì)上下游附近如果存在0.01D的臺階,，其所導(dǎo)致的誤差z大可達(dá)0.05%,。因此在直管段的組裝過程中,，應(yīng)該選擇適合的管型，限制臺階與其他突出物的數(shù)量,。
 

　　2.3臟污堆積
　　管道內(nèi)如果有臟物,，會直接影響到氣體流速，從而影響到計(jì)量結(jié)果,，臟物一般情況下會堆積在流量計(jì)測量管內(nèi)壁,，或是超聲波計(jì)量儀器的灘頭上，這樣也就意味著相對增加了測量管道的內(nèi)徑,，從而造成z終讀數(shù)過高,。管壁變厚的另一大影響是會造成聲波反射異常，會影響到流量計(jì)的準(zhǔn)確度及重復(fù)性,。此外,，若在超聲波流量計(jì)的探頭上占有大量臟物堆積的話，會大大縮短超聲波的傳輸時(shí)間,，會使流量計(jì)讀數(shù)造成影響,，使讀數(shù)偏高，造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,。造成臟物堆積的主要原因是因?yàn)闅怏w氣質(zhì)不,，雜物居多，因此必須同時(shí)利用好流量計(jì)監(jiān)測軟件,，來加強(qiáng)天然氣氣質(zhì)方面的監(jiān)測力度,。收集管壁內(nèi)的聲音數(shù)據(jù)也是及時(shí)發(fā)現(xiàn)管壁內(nèi)臟物堆積問題的重要手段，并且定期對管壁進(jìn)行清潔,。
 

　　3.檢定
　　檢定的目的是為了預(yù)防儀表發(fā)生故障,，目前只有石油天然氣大氣流量計(jì)量站是具有檢定資質(zhì)的。站下屬部分站點(diǎn),，其實(shí)際流量檢定技術(shù)都已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),，并且包括全國大部分天然氣產(chǎn)品。一般將天然氣超聲流量計(jì)的檢定分為離線實(shí)際流量檢定和在線實(shí)際流量檢定兩種,。由于受到安裝條件,，道路運(yùn)輸條件、移動標(biāo)準(zhǔn)等方面的限制和環(huán)境因素的影響,，我們經(jīng)常使用離線實(shí)際流量的檢定作為依據(jù),。根據(jù)JJG1020-2007《超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程》中規(guī)定，如果流量計(jì)自身具有自檢功能,，且能夠進(jìn)行報(bào)警,，以及做好記錄，則每年需對其再進(jìn)行因此現(xiàn)場檢驗(yàn)。實(shí)際流量的檢定的周期很長,，平均周期為6年,。從檢定操作的效果來看，其對于降低超聲波流量計(jì)故障具有十分顯著的作用,。
 

　　4.使用中的維護(hù)和檢修
　　在使用過程中,，測量的正確性受下列因素的影響，如現(xiàn)場安裝換能器探頭部位的管線震動,、溫度變化,，管道內(nèi)結(jié)垢情況的變化，以及超聲波流量計(jì)電路工作點(diǎn)的漂移等等,。這些都會直接影響著測量的正確性,。因此，需要定期檢查和維護(hù)超聲波流量計(jì),。常規(guī)工作主要有：
 

　　4.1信號強(qiáng)度和信號良度的檢查
　　信號強(qiáng)度（SignalStrength）是指上下游探頭的信號強(qiáng)度,；信號良度（SignalGoodness）主要表示的是上下兩個(gè)傳輸方向上的信號峰值，根據(jù)其可判斷接受信號的優(yōu)良程度,。如果這兩個(gè)信號存在著錯(cuò)誤,，則需要檢查探頭的安裝是否松動或者耦合劑硬化有沒有失效，通常情況下,，為了保證上述信號的數(shù)值的正確性,，需要對探頭進(jìn)行重新安裝。
 

　　4.2傳輸時(shí)間和傳輸時(shí)差的檢查
　　傳輸時(shí)間（TotalTime）表示的為超聲波平均的傳輸時(shí)間,；傳輸時(shí)差（DeltaTime）用來表示的是上下游傳輸時(shí)間差,。超聲波流量計(jì)對流速的測量主要依據(jù)上述兩個(gè)信號，尤其,，是傳輸時(shí)差是否能反映流量計(jì)的工作穩(wěn)定,。如果這兩個(gè)信號出現(xiàn)不穩(wěn)定，則需要對安裝點(diǎn)進(jìn)行檢查,，并判斷其設(shè)置數(shù)據(jù)是否存在問題,。
 

　　4.3電流環(huán)模擬輸出的檢查
　　由于該廠的實(shí)際使用中，超聲波流量計(jì)都擔(dān)任的是變送器,，超聲波流量計(jì)的信號由DCS進(jìn)行接收,，然后再對其進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)。所以,，超聲波流量計(jì)的電流環(huán)模擬輸出必須是準(zhǔn)確的,。而在實(shí)際工作中,，我們可以以一年為檢修段,，一年內(nèi)，校驗(yàn)和修正電流環(huán)模擬輸出一次，從而保證DCS的準(zhǔn)確計(jì)量,。
 

　　4.4定期標(biāo)定和校正
　　超聲波流量計(jì)在經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后,，應(yīng)該對其進(jìn)行流量進(jìn)行標(biāo)定，以確保其測量的準(zhǔn)確性,，標(biāo)定一般采用對比法,，在具體的操作中，便攜式超聲波流量計(jì)作為參照流量計(jì),，將其與被標(biāo)定的流量計(jì)作比較,，從而確定被標(biāo)定流量計(jì)的流量。
 

　　5.結(jié)論
　　從實(shí)踐的情況來看,，氣體超聲流量計(jì)是一種*適用于天然氣貿(mào)易的流量統(tǒng)計(jì)設(shè)備,，其對于提高天然氣計(jì)量水平具有十分顯著的作用，氣體超聲流量計(jì)具有量程比寬,、結(jié)實(shí)耐用,、無壓損、準(zhǔn)確度高,、維護(hù)工作量小等點(diǎn),，并且不易受到安裝環(huán)境，噪聲以及雜物,、臟物等影響,，因此具有十分良好的適應(yīng)性，必將在天然氣流量測量領(lǐng)域中具有十分廣泛的應(yīng)用前景,。

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