摘要：針對(duì)輸氣站場(chǎng)的流量測(cè)量，采用超聲波氣體流量計(jì)可以有效的提高測(cè)量的便利性和精確度。本文將在分析輸氣站場(chǎng)流量測(cè)量現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)超聲波流量計(jì)的工作原理、精確度等的分析，深入研討超聲波流量計(jì)在輸氣站場(chǎng)的應(yīng)用方法。

 

輸氣站場(chǎng)流量測(cè)量的現(xiàn)狀分析

 

 

流量測(cè)量的復(fù)雜性1

與液體流量計(jì)量不同，由于氣體的可壓縮性，壓縮因子的確定較為復(fù)雜，導(dǎo)致氣體流量計(jì)量存在一定的復(fù)雜性；在計(jì)量過(guò)程中，對(duì)流經(jīng)計(jì)量裝置處氣體的流態(tài)要求也比較高，在理想情況下，要求氣體流經(jīng)計(jì)量裝置時(shí)，氣體流動(dòng)方向保持與管道平行，氣體沿徑向均勻分布等，不能存在旋流或渦流等異常流態(tài)，但在實(shí)際中要達(dá)到絕對(duì)的理想狀態(tài)幾乎不可能。

 

由于上述原因，造成輸氣站場(chǎng)流量測(cè)量工作復(fù)雜，在測(cè)量過(guò)程中，一方面要求測(cè)量結(jié)果具有一定的精確度，另一方面，又要求能夠滿足經(jīng)濟(jì)性的要求。

 

目前輸氣站場(chǎng)所用流量計(jì)的種類(lèi)和存在的問(wèn)題2

目前，長(zhǎng)輸管道工藝站場(chǎng)的天然氣計(jì)量裝置主要有兩種形式：

①超聲波流量計(jì)量裝置：其主要由現(xiàn)場(chǎng)超聲波流量計(jì)、壓力變送器、溫度變送器、直管段、整流器和流量計(jì)算機(jī)等組成；

②渦輪計(jì)量裝置：主要由現(xiàn)場(chǎng)渦輪流量計(jì)、壓力變送器、溫度變送器、直管段和流量計(jì)算機(jī)等組成。

 

輸氣站場(chǎng)超聲波流量計(jì)的種類(lèi)、 工作原理及影響精確度的因素

 

 

超聲波流量計(jì)的種類(lèi)及工作原理1

按照流量計(jì)的聲道數(shù)劃分，超聲波流量計(jì)可分為單聲道流量計(jì)和多聲道流量計(jì)兩種。為了保證計(jì)量精度，目前輸氣站場(chǎng)廣泛采用的是四聲道超聲波流量計(jì)。按照超聲波發(fā)生和接收過(guò)程劃分，超聲波流量計(jì)還可分為對(duì)射式和反射式兩種。例如，丹尼爾流量計(jì)多為對(duì)射式流量計(jì)，而阿爾斯特流量計(jì)一般為反射式流量計(jì)。

 

超聲波流量計(jì)工作的基本原理是，超聲波在天然氣中，沿氣體順流方向和逆流方向的傳播速度不同，通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向傳播的時(shí)間差，來(lái)計(jì)算出天然氣在管道中的流速，從而得出天然氣的瞬時(shí)流量。

 

影響超聲波流量計(jì)精確度的主要因素2

從理論上講，影響超聲波流量計(jì)量系統(tǒng)精確度的因素很多，直管段長(zhǎng)度，溫壓變送器的安裝位置及精度，流量計(jì)本體內(nèi)加工精度，換能器性能及聲道數(shù)等都與計(jì)量精度密切相關(guān)。 

 

換能器（探頭）性能的好壞和聲道數(shù)是影響流量計(jì)準(zhǔn)確度的重要因素。從理論上講，通過(guò)單聲道超聲波的發(fā)射和接收，就可計(jì)算出氣體流量，但實(shí)際天然氣在管道內(nèi)的流動(dòng)往往是不均勻分布的，這樣，只有通過(guò)多聲道流量計(jì)在不同截面的發(fā)射和接收，才能消除這種不均勻性，從而提高計(jì)量精度。

 

輸氣站場(chǎng)超聲波流量計(jì)的應(yīng)用建議

 

做好流量計(jì)的設(shè)備選型工作1

輸氣站場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，在選用超聲波流量計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注一下幾個(gè)方面。

 

一是要盡量選用多聲道流量計(jì)。目前天然氣輸氣站場(chǎng)用于貿(mào)易計(jì)量的流量計(jì)一般為四聲道超聲流量計(jì)，只有聲道數(shù)在四個(gè)以上時(shí)，才能滿足計(jì)量所需精度，減少與下游用戶(hù)的計(jì)量糾紛。 

 

二是在流量計(jì)量程選擇上，要兼顧設(shè)備投用初期和遠(yuǎn)期用氣量；兼顧日峰谷、年峰谷用氣量。由于超聲波流量計(jì)的量程比比較寬，在用戶(hù)流量范圍波動(dòng)不是很大的情況下，根據(jù)計(jì)量管段壓力等級(jí)，通過(guò)合理的選擇流量計(jì)口徑，一般都能做到對(duì)上述不同流量值的兼顧。

 

做好流量計(jì)量裝置的現(xiàn)場(chǎng)安裝和初始化配置工作2

流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)安裝是否符合要求，對(duì)流量計(jì)量的準(zhǔn)確性影響很大。首先，在直管段的安裝上，不能僅限于滿足設(shè)備廠商的技術(shù)要求，更重要的是要滿足行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備廠家的技術(shù)要求是在理想狀態(tài)下提出的，而輸氣站場(chǎng)具有復(fù)雜多樣性，各種配套設(shè)備的安裝狀況、運(yùn)行時(shí)的不同工況等都可能給準(zhǔn)確計(jì)量帶來(lái)影響。

 

建議超聲波流量計(jì)上下游直管段應(yīng)滿足前30D、后40D，且上游安裝整流器的要求。另外，壓力、溫度取樣點(diǎn)的選擇也很重要，一般壓力的取樣點(diǎn)應(yīng)選擇在流量計(jì)本體上，以便能準(zhǔn)確測(cè)量流過(guò)流量計(jì)的天然氣壓力；溫度的取樣點(diǎn)一般選擇在流量計(jì)下游直管段5D左右處，這樣即能以減少溫度套管對(duì)氣體流態(tài)的影響，又能相對(duì)準(zhǔn)確地反映實(shí)際氣體的溫度。

 

做好流量計(jì)的日常維護(hù)工作3

雖然，超聲流量計(jì)的日常維護(hù)工作量并不大，但也要重點(diǎn)做好以下幾點(diǎn)工作：一是要定期對(duì)探頭進(jìn)行清理，污損的探頭對(duì)超聲波的發(fā)射和接收會(huì)造成影響，從而影響計(jì)量精度；二是要定期對(duì)流量計(jì)進(jìn)行聲速核查，通過(guò)軟件檢查各探頭的工作情況，使流量計(jì)始終處于最佳工作狀態(tài)，確保計(jì)量準(zhǔn)確。

 

建立流量計(jì)遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，延長(zhǎng)流量計(jì)檢定周期4

天然氣長(zhǎng)輸管道具有距離長(zhǎng)、社會(huì)依托差、遠(yuǎn)離城市的特點(diǎn)，這就給系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)一定難度。為此，建立一套遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)是非常必要的。超聲波流量計(jì)遠(yuǎn)程維護(hù)是以局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)（或互連網(wǎng)）為基礎(chǔ)的一套遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，輸氣站場(chǎng)需將流量計(jì)、流量計(jì)算機(jī)等設(shè)備組成局域網(wǎng)，并向上通過(guò)交換機(jī)、路由器等設(shè)備與廣域網(wǎng)（或互聯(lián)網(wǎng)）連接，這樣，在遠(yuǎn)端就可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)到當(dāng)?shù)氐牧髁坑?jì)或流量計(jì)算機(jī)，對(duì)其進(jìn)行檢查、維護(hù)或修改配置等。按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，具備遠(yuǎn)程維護(hù)能力的流量計(jì)，其檢定周期可以適當(dāng)延長(zhǎng)，從原來(lái)的兩年一檢延長(zhǎng)到六年一檢，這樣就可大大減少設(shè)備維護(hù)工作量。