浅谈天然气计量中气体超声波流量计的应用

摘要：在天然气计量领域应用比较广泛的是时差式气体超声波流量计，为此本文就其在天然气剂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

天然气是工业生产和居民日常生活不可缺少的重要能源，加强对天然气流量的计量，对加强能源管理、准确评价天然气生产和经营企业的运营状况和经济效益，促进社会经济的健康发展，都具有重要意义。对天然气进行准确的计量，最为关键的是要应用科学合理的计量方法，选择计量精确度高、安装维护简便、使用范围广、受外界干扰因素小的计量设备。气体超声波流量计则是目前应用广泛且计量精确度较高的气体计量设备，被广泛应用于天然气计量中。

2 气体超声波流量计

气体超声波流量计主要是对各种气体在管道中的流量进行计量，目前使用较为广泛的是时差式气体超声波流量计，安装时直接将夹式超声波计量探头安装在天然气管道上，而不需要将超声波探头插入管道内，探头不直接接触被测量介质，安装时不需要中断供气，没有压差损失。时差式气体超声波流量计的灵敏度非常高，对较小流量和较低流速气体均可测得十分准确的流量数据。气体超声波流量计有两个既可发射信号、同时又可接收信号的传感器[1]。工作时利用超声波在气体中沿着顺流传播的时间和逆流传播的时间差与气体的流动速度成正比的原理对天然气的流动数量进行测量。测量管道内气体的流动速度只与时间和长度两个参数具有关联性，而与介质的声速没有关系。气体超声波流量计对气体流量的计量是时间与长度两个基本两之间相互关系的有机结合，其导出量的时间和长度的溯源性较好。溯源性的准确度比较高、气体超声波流量计的计量准确度比较高。因此能够建立起以此为基础的流量基准[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

应用气体超声波流量计对天然气进行计量，是多参数计量的复杂过程，在研究的过程中，要使用必要的流量对比装置以保证测量的准确度。本项实验中，采用标准的孔板流量计与时间差气体超声波流量计串联运行，取得了较为准确的实验数据。实验中，选用四声道、管道内径300mm、工作状态下流量范围在240-6405m³/小时的气体超声波流量计，由于表压力不同，气体流量的差异性较大。

3.2 气体超声波计量的影响因素

（1）噪声。能够影响到气体超声波流量计准确性的因素主要包括环境噪声和气体经过没有开关的阀门时节流产生的噪声使被测气体受到影响而产生的噪声波动，如果使用气体超声波流量计上游节流阀1控制气体流量大小，节流所产生的声音会随着气体流量的加大而变大，两款流量计之间的相对误差也随之增加，标准孔板流量计的计量读数明显大于气体超声波流量计的计量读数。如果将阀门1全部打开，使用阀门2进行节流，两款流量计的误差值基本保持不变。气体超声波流量计的信噪比会随着阀门1流量的增大而增大，主要是由于当气体流过节流阀时，既可以产生人耳能够的普通噪声，还能够产生人耳所无法听到的超声波，如果这种超声波的频率与气体超声波流量计的工作频率相近时就会相互抵消使信噪比降低，进而影响计量的准确度[3]。

（2）气体流态。按照技术规程的要求，气体超声波流量计安装时，上下游管路最低要具有10D和5D的平直管路，确保进入流量计的气体呈现出对称的、充分发展的、稳流的速度分布，避免管路上的彎头及阀门产生阻流并对计量的准确度产生影响。

（3）气体质量。如果天然气中含有粉尘，对气体超声波流量计的工作性能产生一定的影响，如果粉尘较大，长时间会在流量计的换能器中形成堆积而导致气体超声波流量计无法正常使用的现象，因此要定期进行检查维护。

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

每一种计量仪器都具有各自的计量范围，气体超声波流量计的测量范围比较宽，主要供测量天然气使用，其最小和最大流量比值通常为1：30，天然气流动速度在2.7-27m/s之间，在此范围内能够保证计量的准确性和有效性。如果被计量的天然气流量低于标定值，计量的精确度就会降低并产生误差.如果天然气的流速高于标定值，就会产生超声波信号被高速流动的天然气带走而检测不到，产生计量故障[4]。因此在选择气体超声波流量计时要充分考虑天然气的流量、流速、管道压力等综合情况，避免产生计量误差和计量故障。

4.2 合理安装

安装技术是十分重要的，气体超声波流量计的安装要选择水平安装，其安装部位要与上下油管道处于同一水平线，能够使天然气在流动过程中所析出的液体随时被流动的气体带走，防止液体堆积影响计量的准确性或造成流量计故障。如果天然气中所含粉尘比重较大，应在气体超声波流量计的上游加装过滤器滤掉灰尘，提高计量的精确度。

4.3 定期检查测试维护

使用过程中，要对气体超声波流量计进行定期检查、测试和维护，主要是检查换能器表面是否存在杂质和水垢，流量计的各连接部位是否存在松动和泄露现象，连接线路是否正常等[5]。定时进行巡查，如果出现气体超声波流量计的计量值突然变化，要进行及时检测，可将两个同样型号的气体超声波流量计串联安装进行检测，或使用气体超声波流量计检测软件进行校核，查明原因及时予以纠正。

总之，气体超声波流量计是目前计量比较准确和使用较为广泛的天然气计量工具，其性能明显优于其他种类的气体流量计。但在安装和使用过程中，要严格按照技术规程进行操作，定期检查、测试和维护，保证安全稳定的运行和计量的准确性。

参考文献

[1]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.

[2]刘宝利，高辉，宁颖.论天然气流量计量中的气体超声波流量计应用[J].科技博览，2010（32）：274.

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