浅谈天然气计量中气体超声波流量计的应用

郝刚

摘要：随着社会经济的发展，天然气的应用越来越广泛，其社会需求量也在不断增加，供需双方对计量的准确度要求也在提高，目前比较常用和有效的天然气计量工具是气体超声波流量计。气体超声波流量计具有计量精确度高、计量范围广泛、受外界影响因素小、便于安装维护等特点，已被广泛应用于天然气计量。本文就其在天然气计量中的应用进行阐述，为使用者提供值得借鉴的使用方法和实践经验，以供参考。

关键词：气体超声波流量计;天然气;计量;应用

1 引言

天然气作为重要的清洁能源，已被广泛应用于工业生产和居民生活，加强对天然气的计量管理，对于进一步加强能源管理、准确评价天然气生产和经营企业的运营状态和经济效益，具有重要意义。对于天然气的准确计量，应选择计量精度较高、实用范围广泛、受外界影响因素较小、便于安装维护的气体计量设备。目前实用性较强、应用范围较广的是气体超声波流量计，为此，本文对气体超声波流量计的应用进行分析。

2 气体超声波流量计

气体超声波流量计主要是针对管道中流动的各种气体的流量进行计量，时差式气体超声波流量计是目前使用广泛、计量较为精确的气体流量计，安装维护十分方便。安装时不需要将超声波探头插入管道内，不需要中断供气，只需要将夹式超声波探头夹在天然气管道上即可实现精确的流量计量。流量计工作时，探头不接触被测量介质，不存在压差损失，由于时差式气体超声波流量计的灵敏度比较高，即使是对流速较低、流量较小的气体也能够测出精确的流量数据。时差式气体超声波流量计配置两个既可以发射信号、同时又可以接受信号的传感器，流量计工作时利用超声波在气体介质中沿着气体顺流传播的时间和逆流传播的时间差与气体的流量成正比的原理对天然气流量进行计量[1]。由于被测量管道内气体的流动速度只和时间与长度相关，而与被测量介质的声速无关联，时间与长度两个基本量之间的相互关系是气体超声波流量计对气体流量的准确计量的基础，其导出量的时间和长度的溯源性比较好。实践证明，溯源性的准确度越高，气体超声波流量计所计量结果的精确度就越高，因此可建立起以此为基础的气体流量测量基准[2]。

3 气体超声波流量计的应用

3.1 气体超声波流量计的计量

用气体超声波流量计计量天然气流量，是运用多种参数进行复杂的计量过程，在研究过程中应选定基准流量测定对比装置以提高测量的准确性。本项研究采用如下设备：第一，标准孔板流量计;第二，四声道时差气体超声波流量计，技术参数管道内径300mm，流量范围240-6405m?/小时（工作状态下）。实验中将二者串联运行，压力不同，气体流量存在较大差异，如表1。

3.2 气体超声波计量的影响因素

（1）噪声因素。环境噪声和气体流过没有开关的阀门时节流所产生的噪声对气体超声波流量计的准确性都会产生影响，其影响来自于被测气体收到节流噪声影响所产生的噪声波动，这种影响是不可忽视的。在实验中，使用气体超声波流量计上游的节流阀1对气体流量进行控制，如果加大气体的流量，节流所产生的噪声也会随之加大，实验用两种气体流量计之间的计量误差也会随之增加，气体超声波流量计的计量数据明显小于标准孔板流量计。如果使用阀门2进行节流而阀门1全开，两种类型流量计之间的误差保持基本稳定[3]。这时如果增加阀门1的流量，气体超声波流量计的信噪比就会随之增加，其原因在于流过节流阀的气体既可以产生普通噪声能被人耳听见，也可以产生超声波而不能被听见，超声是有频率的，假如这种超声的频率与气体超声波流量计的工作频率接近，超声波就会相互抵消降低信噪比，并对计量的准确度产生影响。

（2）气体流态因素。安装气体超声波流量计时，应按照技术标准上下游分别保持10D和5D的平直管路，使进入流量计的气体能保持对称和稳流的速度分布，避免由于弯头及阀门产生阻流，并影响计量的准确性。

（3）气体质量因素。如果介质中含有粉尘等杂质，会影响气体超声波流量计计量的准确性，如果粉尘的含量较高，会在换能器中形成堆积而使气体超声波流量计不能正常使用。

4 气体超声波流量计使用过程中的注意事项

4.1 正确选择型号

气体超声波流量计主要用于天然气计量，其流量比值通常为1：30，流动速度位于2.7-27m/s之间，所计量的准确性较高。如果天然气的流量低于技术参数，计量的准确性就会明显降低;如果天然气的流动速度高于技术参数，高速流动的天然气就会带走超声波信号无法被检测到而产生计量事故[4]。因此在气体超声波刘练级的选择过程中，必须对气体的流量、流速、管道压力等技术参数做综合判定，以提高计量的准确性。

4.2 合理安装

气体超聲波流量计必须选择水平安装，与上下游管道处于同一水平线，使天然气在流动过程中能及时带走被析出的液体，以避免液体堆积造成流量计受损，如果天然气含有较多粉尘，应在流量计上游假装过滤装置，以提高计量的精确度。

4.3 定期检查测试维护

对使用中的气体超声波流量计要定期检查、测试与维护，检查的关键点在于换能器表面是否结有水垢及有杂质存在，各连接部位是否存在松动或漏气等现象[5]。定时巡查并做好记录，如果流量计的计量值突然发生较大变化，要及时进行检测，检测方法是将同样型号的气体超声波流量计串联安装或使用气体超声波流量计检测软件进行校核，以查明原因及时予以纠正。

5 结语

目前，在天然气管道输送中，气体超声波流量计是常用的计量工具，其性能比较优越。但在安装和使用过程中，要严格遵循技术规程，定期做检查、测试、保养和维护，保证运行的安全稳定性和计量的准确性。

参考文献：

[1]蒙军玲.浅谈气体超声波流量计在天然气流量计量中的应用[J].工程技术（文摘版），2016（8）：00241.

[2]倪鸿雁.气体超声波流量计在天然气贸易交接计量中的应用探讨[J].山东化工，2016，45（18）：87-89.

[3]丁晓峰.气体超声波流量计在天然气测量中的应用[J].石油化工自动化，2014，50（3）：46-48.