天然气计量中超声波流量计的应用

天然气计量中超声波流量计的应用

思飞

612725199012063***

【摘要】天然气是现代人生活、工作中的主要能源，人们需要付费使用，这时为了保障天然气缴费额准确，就需要对天然气的用量进行准确计量，再根据计量结果与单价进行计算即可。在这种情况下，如何保障天然气用量计量结果准确性就成为了一项值得思考的问题，若计量准确性不足，就可能导致天然气企业受到经济损失，也可能导致用户受到经济损失。面对这一问题，超声波流量计给出了解决方案，正确使用超声波流量计能实现准确计量，其准确程度可达0.5级，满足当下要求，这时为就有必要对超声波流量计的正确应用方式进行研究。

【关键词】超声波流量计；天然气计量；准确计量

0.引言

本文为了了解超声波流量计在天然气计量中的应用情况将展开研究，主要论述天然气计量中常见的流量计，随后对比各类流量计，论述超声波流量计的应用优势，最后提出超声波流量计应用要求。依照要求应用超声波流量计，可充分发挥其作用，保障计量结果准确。

1.天然气计量中常见的流量计与超声波流量计的应用优势

1.1常见流量计

目前，天然气计量中常见的流量计是涡轮流量计、超声波流量计，两种流量计的特征为：（1）涡轮流量计属于速度式流量计，即这种流量计能够采集天然气流速，再将流速转换为涡轮的转速，而转速又会转换为电信号，电信号与天然气流量成正比，因此读取电信号就能得知天然气的流量，基本原理为依照电信号单位时间内的脉冲数、累积脉冲数进行转换运算，可知天然气的瞬时流量、累积流量。涡轮流量计在应用中具有精度高、流通性强的特征，但非常容易受到气体纯净度的影响而出现不精确的统计结果，如天然气中夹杂了较多的细小颗粒，颗粒不仅会导致流速异常，还会对涡轮流量计内的轴承造成损伤；（2）超声波流量计属于时差式流量计，由流量表、电子传感器、微处理器、超声换能器组成，应用中先通过电子传感器去采集天然气流动过程中超声波脉冲顺流、逆流的传播时差，依照时差可计算出天然气的流速，根据流速可知流量，其中超声换能器主要负责将传感器采集到的电信号格式信息转换为数字格式，随后传输给微处理器，微处理器负责转换计算，计算结果将通过流量表展示。超声波流量计在应用中具有量程宽、无机械可动部件、耐腐蚀性强、维护要求小的特征，且没有明显缺陷，但单价较高^[1]。

1.2超声波流量计的应用优势

一般用于比较天然气流量计优劣的两大指标为测量范围与测量结果精度，因此本文将根据这两个指标对涡轮流量计、超声波流量计进行比较，根据结果论述超声波流量计的应用优势。首先在测量范围指标上，本文主要将两种流量计安装在大管径的天然气管道内，以恒定的始动流量0.7m³/h向管道内供给天然气，随后观察两种流量计的测量范围。其次在测量范围的测试方法下，同步统计两种流量计的测量精度，依照规范等级进行对比。结果显示，在测量范围指标上，涡轮流量计为20m³/h~400³/h，超声波流量计为2m³/h~300³/h，该指标涡轮流量计更加优秀；在测量结果精度指标上，涡轮流量计为1.0级别，超声波流量计为0.5级，该指标超声波流量计更加优秀。可以看出，涡轮流量计与超声波流量计各有优劣，但超声波流量计的高精度等级在天然气计量中更为重要，同时超声波流量计使用寿命更长，使用效果也更加稳定，固超声波流量计至少在天然气计量中优于涡轮流量计。

2.超声波流量计的应用要求

2.1超声波流量计选型要求

因为超声波流量计具有泛用性，并不是只能应用于天然气计量中，所以市面上有很多不同规格、不同性能的超声波流量计，如果错误选择就会导致测量结果失准，甚至无法测量，因此在超声波流量计应用中要做好选型工作。以生活天然气供给为例，一般情况下生活天然气供给的流速为0.3m/s~30m/s，因此在选择超声波流量计要观察选择对象的可测流量范围，可测流量范围必须大于天然气供给流速^[2]。

2.2正确安装

超声波流量计安装方面，首先要正确选择流量计安装位置，即该流量计不能安装在频繁振动，或存在强电磁、强电子干扰的位置上，根据这些要求即可正确选择流量计安装位置。其次就要根据要求进行安装，具体要求为：（1）关闭天然气管道，确保管道停运后进行超声波流量计安装，安装是要采用两路支线方案，采取切换安装方法进行；（2）安装时超声波流量计的电子传感器尺寸必须与管道内直径保持一致，最大允许误差值为±1%；（3）安装过程中建议尽可能让超声波流量计电子传感器保持水平45°，这样做能后避免天然气内颗粒或空气对换能器声波表面造成干扰。同时，如果是在天然气含液体量较多的管道内进行安装，这超声波流量计本身与计量管的安装位置不得低于上下游管道，这样能让天然气内的液体不会与超声波流量计接触，能避免天然气液体在超声波流量计上积累，具有保护超声波流量计的作用^[3]；（4）天然气管道的上下游必须要具有直管段，上有直管段标准为＞10D、下游直管段标准为＞5D；（5）超声波流量计不能安装在管道的阻力构件上，最好不要与这一类构件有接触，诸如管道的弯头、阀门、变径处等，最佳位置为垂直管道。但在垂直管道中安装时，超声波流量计的换能器所处位置必须是上游弯管的弯轴平面内，否则超声波流量计无法获得弯管流场畸变后较接近的平均值，不利于测量结果；（6）超声波流量计的换能器不可以与管道的接口、焊缝处接触，否则换能器不能正常运作；（7）换能器安装位置的管道壁不能太厚、不能存在间隙；（8）要使用良好耦合剂来安装超声波流量计的换能器，确保换能器的工作面与管输器壁紧密连接，两者之间不能存在颗粒与空气，否则超声波传输会出现较大误差，得不到准确结果。

2.3做好供销差统计

因为超声波流量计在长期使用中难免会出现偏差或问题，所以一定会出现计量上的误差，这是不可避免的现象，而误差的存在会不断加大供销差，容易造成经济损失。在这一条件下，可以反过来利用供销差去判断超声波流量计当前是否存在偏差与问题，即定期对供销差进行统计，若供销差的差距超过标准，就说明超声波流量计存在偏差或问题。当发现这种情况时，工作人员应当对超声波流量计进行维护，维护工作主要内容有：（1）检查超声波流量计换能器安装位置的内壁是否生锈，若发现锈迹要及时清理；（2）观察超声波流量计换能器表面是否有异物，若有异物要及时清理；（3）查看超声波流量计信号处理单元的状态、声道、零流量测量结果是否存在异常，发现任意异常均要第一时间送去维修^[4]。

3.结语

超声波流量计可以准确计量天然气用量.为了发挥超声波流量计的全部作用，在应用中必须依照相关要求做好超声波流量计选型、安装、维护工作。可确保天然气计费准确，维护天然气企业与用户的权益。

【参考文献】

[1]焦永兴，李华.超声波流量计在天然气计量中的应用及存在问题分析[J].中国石油和化工标准与质量，2014(6):251-252.

[2]张金香，梁浩，陈岑.气体超声波流量计在天然气计量中的应用分析[J].中国化工贸易，2015 (027):149.

[3]王存伟.气体超声流量计在天然气流量计量中的应用分析[J].石油化工自动化，2015（6）:69-72

[4]刘朋.天然气长输管道计量系统设计[J].仪器仪表用户，2016（1）:12-14