改善超声波流量计对天然气计量的精准率影响

改善超声波流量计对天然气计量的精准率影响

宿宏祥

山东实华天然气有限公司

摘要：天然气计量的精准率直接影响企业的经济效益，尤其在近几年，加气机动车与人们的日常生活对天然气的需求量呈现出逐年递增态势，在这一形势之下，如何通过改善超声波流量计的计量精度来提高天然气计量准确率已经成为天然气企业需要迫切解决的问题。因此，本文将针对影响超声波流量计精度的主要因素以及提高天然气计量精准率的改善措施予以阐述。

关键词：超声波流量计；天然气计量；精准率；改善措施

影响超声波流量计测量精度的主要因素包括天然气流速、流量计工作环境、声道数以及噪声等，在对天然气进行计量过程中，由于这些影响因素的存在，使得计量结果常常出现较大的偏差，在这种情况之下，极易给天然气企业以及天然气用户造成经济损失，因此，技术人员应当采取切实可行的改善措施，对超声波流量计的测量精度进行有效控制。

1 超声波流量计概述

超声波流量计即是利用发射声波的方式对天然气流量进行监视与测量，近年来，随着人工智能技术、数字电子技术以及超声技术的迅猛发展，新型的超声波技术逐步取代了传统的模拟超声技术，这就使得流量计的测量精度得到大幅提升。与传统的孔板以及涡轮等流量计相比，超声波流量计的管径较大，精度较高，即便在天然气流量较大的情况下，流量计的测量精度也不会出现较大的误差，其中，超声波流量计与孔板、涡轮流量计的性能比对如表1所示。

表1：超声波流量计与孔板、涡轮流量计的性能比对

2 影响超声波流量计测量精度的主要因素

2.1 天然气流速的影响因素

天然气在管道内部传输过程中，每一个时间段的流量速度均呈现出明显差异，而决定天然气流态的主要参数是雷诺数的大小，如果天然气流动速度越大，雷诺数则越大，天然气的流态越复杂，这时，流量计的测量精度将受到严重影响 。而天然气流动速度越小，雷诺数则越小，天然气的流态越简单，在这种情况下，流量计的测量精度误差值也将变小^[1]。

2.2 流量计工作环境的影响因素

在天然气管道投产使用以后，管道内将残留少量的污水以及焊接残渣，如果不及时清理这些残留物，水渍与脏污将与超声波探头相接触，并依附于流量计的内壁上面，这时，超声信号的接收与发射将受到严重影响。比如以RMG超声流量计为例，受到脏污工作环境的影响，超声接收信号减弱，而流量计探头的发射信号也自动增益，一旦增益值达到40dB以上时，计量精度将大打折扣。

2.3 声道数的影响因素

从多声道流量计的计算公式当中可以看出，型号与规格不同的流量计，其声道数的多少将直接影响超声流量计的计量精度，其中，声道数越多，计量精度则越高，如表2所示。

表2：声道数对超声波流量计精度的影响

2.4 噪声的影响因素

噪声的产生往往与气流的扰动等因素有着直接关联，当噪声频率与超声波流量计的频率接近时，这两种声波就会出现共振，在振动作用的影响下，超声脉冲信号将受到严重干扰，这时，流量计的精度误差就会变大。另外，对于超声波流量计来说，一般情况下，换能器的工作频率介于50-200kHz之间，因此，在这一频率区间，声学噪声是无法回避，只能最大限度的减少对超声脉冲信号的影响。

3 提高超声波流量计测量精度的改善措施

3.1 增加检定频次

天然气流速的快慢与压力以及温度息息相关，因此，技术人员应当增加对天然气压力变化与温度变化的检定频次，使变送器的测量精度能够始终保持在正常区间。在检定过程中，如果发现变送器的测量误差较大，应当对变送器进行零点校准或者更换导热油。

3.2 改善流量计的工作环境

针对工作环境的影响因素，技术人员应当着重从以下三个方面入手，来减小工作环境对流量计测量精度的影响。第一，随时对天然气的水露点进行观察，一旦发现流量计探头被天然气水合物附着，应当及时予以擦拭和清理。第二，为了保证流经流量计的气体始终保持较高的清洁度，技术人员可以采取流量计与分离器配合使用的方法，并对过滤分离器的压力差进行实时关注，如果发现前后压力差较大，需要进行调压处理。第三，流量计探头的增益值直接影响测量精度，如果发现增益值RMG超过40，技术人员应当及时查找出产生这种情况的主要原因，并对流量计探头进行清洗。第四，为了防止管道内壁出现附着物，管道维护人员应当定期清理管道内壁，去除附着在内壁表面的各种杂物与水露，使流量探头始终保持清洁状态^[2]。

3.3 优先选择多声道流量计

从表2当中可以看出，声道数量的多少与流量计的测量精度有着直接关联，因此，在选择超声波流量计时，首先应当考虑声道数的多少，然后再考虑流量计的量程等主要参数。这主要是由于多声道超声波流量计的测流原理与单声道流量计并没有太多区别，但是，在测量天然气的流速时，多声道流量计内部设置了多个传感器，这些传感装置能够准确测出每一个声道上面超声波流体的流向时差，然后可以自动计算出天然气的准确流量。而如果采用单声道流量计，在计算天然气流量时，只能参照一个流速点，无形当中使测量误差值增大。

3.4 采取有效的降噪措施

在安装调节阀时，安装位置应当处于超声波流量计的下游，并结合流量计的出厂说明，明确流量计与调节阀的安装距离。同时，技术人员可以选择T形管或者布置门形弯的方法来降低噪声。另外，如果天然气流速与负荷量增加，那么噪声值也相应增加，在这种情况下，技术人员应当制订一个科学合理的生产调度方案，以避免超流速与超负荷现象的发生。

结束语：

由于超声波流量计在天然气计量工作中的应用频率相对较高，因此，天然气企业对流量计的测量精度应当予以高度重视，并从技术与管理两个层面出发，进一步加大流量计的日常检定频率，在排查引发精度误差原因的同时，制订一套针对性强、实效性好的超声波流量计精度提升与改善方案，进而为天然气的规范管理与安全使用提供更加确凿的参考数据。

参考文献：

[1] 万大川. 浅谈气体超声波流量计换能器性能下降对天然气计量的影响[J]. 科学与信息化,2021(5):101,104.

[2] 高飞. 超声波流量计诊断技术在天然气计量中的应用[J]. 石油化工自动化,2020,56(5):64-67.