淺談天然氣計(jì)量中氣體超聲波流量計(jì)的應(yīng)用

郝剛

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，天然氣的應(yīng)用越來越廣泛，其社會(huì)需求量也在不斷增加，供需雙方對計(jì)量的準(zhǔn)確度要求也在提高，目前比較常用和有效的天然氣計(jì)量工具是氣體超聲波流量計(jì)。氣體超聲波流量計(jì)具有計(jì)量精確度高、計(jì)量范圍廣泛、受外界影響因素小、便于安裝維護(hù)等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于天然氣計(jì)量。本文就其在天然氣計(jì)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

天然氣作為重要的清潔能源，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和居民生活，加強(qiáng)對天然氣的計(jì)量管理，對于進(jìn)一步加強(qiáng)能源管理、準(zhǔn)確評價(jià)天然氣生產(chǎn)和經(jīng)營企業(yè)的運(yùn)營狀態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益，具有重要意義。對于天然氣的準(zhǔn)確計(jì)量，應(yīng)選擇計(jì)量精度較高、實(shí)用范圍廣泛、受外界影響因素較小、便于安裝維護(hù)的氣體計(jì)量設(shè)備。目前實(shí)用性較強(qiáng)、應(yīng)用范圍較廣的是氣體超聲波流量計(jì)，為此，本文對氣體超聲波流量計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

2 氣體超聲波流量計(jì)

氣體超聲波流量計(jì)主要是針對管道中流動(dòng)的各種氣體的流量進(jìn)行計(jì)量，時(shí)差式氣體超聲波流量計(jì)是目前使用廣泛、計(jì)量較為精確的氣體流量計(jì)，安裝維護(hù)十分方便。安裝時(shí)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(shí)現(xiàn)精確的流量計(jì)量。流量計(jì)工作時(shí)，探頭不接觸被測量介質(zhì)，不存在壓差損失，由于時(shí)差式氣體超聲波流量計(jì)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(shí)差式氣體超聲波流量計(jì)配置兩個(gè)既可以發(fā)射信號、同時(shí)又可以接受信號的傳感器，流量計(jì)工作時(shí)利用超聲波在氣體介質(zhì)中沿著氣體順流傳播的時(shí)間和逆流傳播的時(shí)間差與氣體的流量成正比的原理對天然氣流量進(jìn)行計(jì)量[1]。由于被測量管道內(nèi)氣體的流動(dòng)速度只和時(shí)間與長度相關(guān)，而與被測量介質(zhì)的聲速無關(guān)聯(lián)，時(shí)間與長度兩個(gè)基本量之間的相互關(guān)系是氣體超聲波流量計(jì)對氣體流量的準(zhǔn)確計(jì)量的基礎(chǔ)，其導(dǎo)出量的時(shí)間和長度的溯源性比較好。實(shí)踐證明，溯源性的準(zhǔn)確度越高，氣體超聲波流量計(jì)所計(jì)量結(jié)果的精確度就越高，因此可建立起以此為基礎(chǔ)的氣體流量測量基準(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

用氣體超聲波流量計(jì)計(jì)量天然氣流量，是運(yùn)用多種參數(shù)進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)量過程，在研究過程中應(yīng)選定基準(zhǔn)流量測定對比裝置以提高測量的準(zhǔn)確性。本項(xiàng)研究采用如下設(shè)備：第一，標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì);第二，四聲道時(shí)差氣體超聲波流量計(jì)，技術(shù)參數(shù)管道內(nèi)徑300mm，流量范圍240-6405m?/小時(shí)（工作狀態(tài)下）。實(shí)驗(yàn)中將二者串聯(lián)運(yùn)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(jì)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(guān)的閥門時(shí)節(jié)流所產(chǎn)生的噪聲對氣體超聲波流量計(jì)的準(zhǔn)確性都會(huì)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(dòng)，這種影響是不可忽視的。在實(shí)驗(yàn)中，使用氣體超聲波流量計(jì)上游的節(jié)流閥1對氣體流量進(jìn)行控制，如果加大氣體的流量，節(jié)流所產(chǎn)生的噪聲也會(huì)隨之加大，實(shí)驗(yàn)用兩種氣體流量計(jì)之間的計(jì)量誤差也會(huì)隨之增加，氣體超聲波流量計(jì)的計(jì)量數(shù)據(jù)明顯小于標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)。如果使用閥門2進(jìn)行節(jié)流而閥門1全開，兩種類型流量計(jì)之間的誤差保持基本穩(wěn)定[3]。這時(shí)如果增加閥門1的流量，氣體超聲波流量計(jì)的信噪比就會(huì)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(jì)的工作頻率接近，超聲波就會(huì)相互抵消降低信噪比，并對計(jì)量的準(zhǔn)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(jì)時(shí)，應(yīng)按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上下游分別保持10D和5D的平直管路，使進(jìn)入流量計(jì)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(jì)量的準(zhǔn)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(huì)影響氣體超聲波流量計(jì)計(jì)量的準(zhǔn)確性，如果粉塵的含量較高，會(huì)在換能器中形成堆積而使氣體超聲波流量計(jì)不能正常使用。

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

氣體超聲波流量計(jì)主要用于天然氣計(jì)量，其流量比值通常為1：30，流動(dòng)速度位于2.7-27m/s之間，所計(jì)量的準(zhǔn)確性較高。如果天然氣的流量低于技術(shù)參數(shù)，計(jì)量的準(zhǔn)確性就會(huì)明顯降低;如果天然氣的流動(dòng)速度高于技術(shù)參數(shù)，高速流動(dòng)的天然氣就會(huì)帶走超聲波信號無法被檢測到而產(chǎn)生計(jì)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(jì)量的準(zhǔn)確性。

4.2 合理安裝

氣體超聲波流量計(jì)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(dòng)過程中能及時(shí)帶走被析出的液體，以避免液體堆積造成流量計(jì)受損，如果天然氣含有較多粉塵，應(yīng)在流量計(jì)上游假裝過濾裝置，以提高計(jì)量的精確度。

4.3 定期檢查測試維護(hù)

對使用中的氣體超聲波流量計(jì)要定期檢查、測試與維護(hù)，檢查的關(guān)鍵點(diǎn)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(dòng)或漏氣等現(xiàn)象[5]。定時(shí)巡查并做好記錄，如果流量計(jì)的計(jì)量值突然發(fā)生較大變化，要及時(shí)進(jìn)行檢測，檢測方法是將同樣型號的氣體超聲波流量計(jì)串聯(lián)安裝或使用氣體超聲波流量計(jì)檢測軟件進(jìn)行校核，以查明原因及時(shí)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(jì)是常用的計(jì)量工具，其性能比較優(yōu)越。但在安裝和使用過程中，要嚴(yán)格遵循技術(shù)規(guī)程，定期做檢查、測試、保養(yǎng)和維護(hù)，保證運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和計(jì)量的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]蒙軍玲.淺談氣體超聲波流量計(jì)在天然氣流量計(jì)量中的應(yīng)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(jì)在天然氣貿(mào)易交接計(jì)量中的應(yīng)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(jì)在天然氣測量中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化，2014，50（3）：46-48.