氣體超聲波流量計

氣體超聲波流量計簡介：
 

近年來，隨著科學技術的發展，尤其是計算機應用技術的飛速發展，已逐步進入天然氣計量領域。計量精度高、無壓損、無磨損部件、穩定性能好、線性好、使用壽命長、量程范圍寬、可雙向測量和可測脈動流。與其他類型流量計相比，顯然有著更多更好的性能特性，自投放市場以來，受到用戶的廣泛好評。目前用于國內建設的各類天然氣管道的貿易計量，大都選用，例如西氣東輸管道的流量計就是。

 

 

氣體超聲波流量計工作原理：
 

采用時差式測量原理：一個探頭發射信號穿過管壁、介質、另一側管壁后，被另一個探頭接收到，同時，第二個探頭同樣發射信號被*個探頭接收到，由于受到介質流速的影響，二者存在時間差Δt，根據推算可以得出流速V和時間差Δt之間的換算關系V=(C2/2L)×Δt，進而可以得到流量值Q。
 

 

氣體超聲波流量計的特點：

 

1.直接測得質量流量，無須進行溫度、壓力補償。

2.精度高，反應速度快，測量范圍比大（1000：1）。

 

3.無可動件，幾乎無壓損，尤其適于大管徑低流速氣體測量。

 

4.現場顯示瞬時、累積流量，信號輸出，上（下）限報警等。

 

5.無須打開表蓋對累積量清零。

 

6.帶整流裝置，可極大地降低對前后直管段的要求。

 

7.帶不斷流裝置可在線拆裝，無須切斷管道流量。
 

 

氣體超聲波流量計的缺陷：

 

在使用過程中，常常會遇到一些問題，如流量計的超聲波探頭頻頻報警，有時還會出現無流量記錄的情況；標定合格的同型號超聲波流量計計量誤差超標等。

 

分析發現，超聲波探頭頻頻報警和出現無流量記錄的問題，一是由于介質中的液態水附著在流量計內壁且遮蓋了超聲波流量計探頭，造成超聲波在進出液態水表面時發生折射，傳感器無法有效回收超聲波信號；二是由于天然氣中夾帶的固體雜質在流量計表體內壁沉積，影響到超聲波的反射路徑和發射效果。而標定合格的同型號超聲波流量計計量誤差超標這一問題，主要是由安裝精度和現場工藝設備產生的噪音引起的。

 

從天然氣生產工藝可知，天然氣的脫油、脫水和脫機械雜質工作均在天然氣處理廠完成，目前的天然氣處理工藝及技術已經非常先進和完善，處理后的天然氣水露點和烴露點均能滿足管輸要求。但從國內一些天然氣管道的運行情況來看，在投產運行初期，管道內往往會出現積水現象，這些管內積水主要來源于殘存的試壓水和管道內的濕空氣遇冷會析出冷凝水。

 

1）殘存的試壓水天然氣管道施工中一般采用分段打壓，分段通球清管，zui后碰死口的方法完成全線的連接。規范規定了在分段試壓過程中，可以采用空氣試壓，也可以采用水試壓。在使用水作為試壓介質的管段，既使對管道進行了通球清管，若不對管道進行干燥，管道中就有可能存在部分殘留水匯集在管道低洼處，形成管內積水。

 

（2）管道內的濕空氣遇冷會析出冷凝水按《輸氣管道工程設計規范》GB5O251-2003規定，天然氣輸氣管道試壓、清管結束后宜進行干燥，若不進行干燥，管道內就充滿了濕空氣。管道投產置換時若采用氮氣置換，溫度很低的氮氣與管道內的濕空氣接觸混合后，就會在管內壁上形成冷凝水，而形成管道內的積水。

 

氣體超聲波流量計參數：

 

1.流速: 0.01~25 m/s。

 

2.分辨率: 0.025 cm/s。

 

3.重復性: 0.15%讀數，視應用而定。

 

4.精度 (流場充分發展且 徑向對稱)體積流量: ± 1%讀數,視應用而定 ± 0.5%讀數，經過標定。

 

5.流速：± 0.5%讀數,視應用而定。

 

6.可測介質: 管壁與氣體的聲阻抗比<3000。

 

7.主機環境溫度：-10 ~ 60℃。

 

8.電源: (100...240) VAC (18...36)。

 

9.VDC顯示: 2 x 16 字符，點陣，帶背光功耗: < 15W。

 

10.信號平均:(0 ~ 100)s，可調。

 

11.測量速率:(100 ~ 1000)Hz (1通道)響應時間: 1s (1通道)，70ms可選。

 

12.測量量: 工況體積/工況質量流量，流速，標況體積/標況質量流量(需溫壓補償)。

 

氣體超聲波流量計的保護：

 

 

在使用中能造成計量故障的主要因素是管內粘污物如泥污、油污、銹塵、水等，尤其是積水。為了消除管內粘污物對的影響，在站場工藝設計、施工和日常使用時應注意以下幾個方面：

 

1.努力創造條件完成管道干燥。GB5025I-2003《輸氣管道工程設計規范》中規定的“輸氣管道試壓、清管結束后宜進行干燥”這一條款是參考了*荷蘭殼牌集團企業標準和國內施工經驗制定的。在西歐等發達國家使用的較早，這也是他們通過實踐探索而總結出的經驗。目前國內對天然氣長輸管道進行整體干燥的不是很多，且規范中也使用“宜”字，對是否進行干燥并沒有做硬性規定。以前使用孔板等類型的流量計，管道內的積水對計量影響不大，但改用后，超聲波流量計對水分是相當敏感的，因此進行管道干燥是非常必要的。

 

2.分離系統的選擇應考慮液態水的處理。以前站場工藝設計上多采用旋風式分離器，要求不高的場合也可使用重力式分離器，近年來也有選用過濾分離器的。在輸氣管道首、末站設置分離器的主要作用是除去天然氣中的各種固體顆粒，現在推廣使用的過濾分離器（以濾芯葉片組合式為例）即能除去各種尺寸的固體顆粒，也能100%的分離掉大于8～1Oμm的水汽。但液態水的帶人會嚴重降低分離器的分離效果，在站場內設置分離器時，不管是旋風式，還是過濾分離式，都應考慮在分離器前加一級液態水處理裝置，將從管道內帶來的液態水分離掉。其分離精度不必要求太高，選擇一般的重力式分離器即可。在國內選用的站場中，有的已選用兩級分離這種工藝模式，效果良好。

 

3.加強操作管理，及時排出分離器的污水。分離器均設有排污管，通過人工將分離出的污水排除。但由于種種原因，很可能造成排污不及時，積液器中的污水已滿，造成分離器失效，使液態水隨天然氣進入而導致計量故障。若要從根本上解決這個問題，消除人為因素的影響，應在分離器的污管上加裝自動排污閥，以保證及時排水。此外，在投產運行初期，過濾分離器濾芯的更換頻率也要適當加大。

 

4.投產置換時應保護好過濾分離器。使用過濾分離器時，管內積水或銹塵都會使過濾分離器的濾芯失效，因此在投產置換前，先將過濾分離器的濾芯抽出，待置換結束后，將過濾分離器內腔清理干凈后再將濾芯裝上，既保護了濾芯，又保護了。

 

5.滿足的安裝要求。的安裝要求已在產品說明書中寫明，測量的是氣體流速，對流量計本體與上下游直管段安裝的同心度要求很高，因此要求施工單位在安裝時一定要嚴格執行安裝規定，以達到要求的同心度。在站場中的安裝位置不同于孔板流量計。使用孔板流量計時，不管是先調壓后計量，還是先計量后調壓，孔板流量計和調壓器大都安裝在同一空間，即在兩個匯管之間同時安裝孔板流量計和調壓器。若選用，則這一安裝位置將對的計量精度產生嚴重影響，因為對噪音很敏感，與調壓器安裝在同一空間，調壓器產生的噪音將會使的計量失效。所以，若選用，工藝設備布置時應將其單獨安裝在兩匯管之間的管路上，若場地狹小，需與調壓器一起安裝在兩匯管之間的管路上時，應在流量計和調壓器之間加設減噪器或減噪管。

 

6.的標定選用在線標定。的精度受安裝環境的影響很大，已標定合格的安裝到現場后，因其安裝條件發生了變化，其計量精度也會發生變化。所以，在站場工藝設計上，應考慮設置在線標定系統，加設標定接管和閥門。需要標定時，標定單位可將標定車開到現場，將標定車上的標準表與現場的流量計串接起來即可完成流量計的標定。目前國內有標定資格的單位已有這種標定車。

 

7.選用合適類型的流量計。目前世界范圍內使用的的結構類型大體分為對射式和反射式兩種。這兩種探頭的布置形式都能滿足氣體貿易計量的精度要求，但適用的氣體環境有所不同，應根據所輸送天然氣的氣質情況來選用。就國內目前的天然氣氣質情況而言，對射式的超聲波流量計較為適用。

 

8.定期對流量計進行清洗。如果天然氣中夾帶的固體雜質和液體附著在流量計表體內壁或傳感器表面達到了一定程度，將會影響到流量計的計量精度，這就需要及時進行清洗。
 

 

氣體超聲波流量計安裝方式：
 

 

1.可安裝在室內，也可安裝在室外。環境條件要符合要求。

 

2.應安裝在水平、垂直或傾斜（上進下出式）的與其公稱通徑相應的管道上。

 

3.應避免安裝在有機械振動的管道上。當振動不可避免時，應考慮在距傳感器前后約2DN處的直管段上加固定支撐架。

 

4.應避免安裝在有較強電磁場干擾、有熱輻射、有腐蝕性氣體、空間小和維修不方便的場所。

 

被測介質含有較多雜質時，應在傳感器上游直管段要求的長度以外加裝過濾器。

 

直管段內徑盡可能與傳感器通徑*，若不能*，應采用比傳感器通徑略大的管徑，誤差要≤3%并不超過5mm。