摘要：针对输气站场的流量测量，采用超声波气体流量计可以有效的提高测量的便利性和精确度。本文将在分析输气站场流量测量现状的基础上，通过对超声波流量计的工作原理、精确度等的分析，深入研讨超声波流量计在输气站场的应用方法。

 

输气站场流量测量的现状分析

 

 

流量测量的复杂性1

与液体流量计量不同，由于气体的可压缩性，压缩因子的确定较为复杂，导致气体流量计量存在一定的复杂性；在计量过程中，对流经计量装置处气体的流态要求也比较高，在理想情况下，要求气体流经计量装置时，气体流动方向保持与管道平行，气体沿径向均匀分布等，不能存在旋流或涡流等异常流态，但在实际中要达到绝对的理想状态几乎不可能。

 

由于上述原因，造成输气站场流量测量工作复杂，在测量过程中，一方面要求测量结果具有一定的精确度，另一方面，又要求能够满足经济性的要求。

 

目前输气站场所用流量计的种类和存在的问题2

目前，长输管道工艺站场的天然气计量装置主要有两种形式：

①超声波流量计量装置：其主要由现场超声波流量计、压力变送器、温度变送器、直管段、整流器和流量计算机等组成；

②涡轮计量装置：主要由现场涡轮流量计、压力变送器、温度变送器、直管段和流量计算机等组成。

 

输气站场超声波流量计的种类、 工作原理及影响精确度的因素

 

 

超声波流量计的种类及工作原理1

按照流量计的声道数划分，超声波流量计可分为单声道流量计和多声道流量计两种。为了保证计量精度，目前输气站场广泛采用的是四声道超声波流量计。按照超声波发生和接收过程划分，超声波流量计还可分为对射式和反射式两种。例如，丹尼尔流量计多为对射式流量计，而阿尔斯特流量计一般为反射式流量计。

 

超声波流量计工作的基本原理是，超声波在天然气中，沿气体顺流方向和逆流方向的传播速度不同，通过测量两个方向传播的时间差，来计算出天然气在管道中的流速，从而得出天然气的瞬时流量。

 

影响超声波流量计精确度的主要因素2

从理论上讲，影响超声波流量计量系统精确度的因素很多，直管段长度，温压变送器的安装位置及精度，流量计本体内加工精度，换能器性能及声道数等都与计量精度密切相关。 

 

换能器（探头）性能的好坏和声道数是影响流量计准确度的重要因素。从理论上讲，通过单声道超声波的发射和接收，就可计算出气体流量，但实际天然气在管道内的流动往往是不均匀分布的，这样，只有通过多声道流量计在不同截面的发射和接收，才能消除这种不均匀性，从而提高计量精度。

 

输气站场超声波流量计的应用建议

 

做好流量计的设备选型工作1

输气站场环境复杂，在选用超声波流量计时，应重点关注一下几个方面。

 

一是要尽量选用多声道流量计。目前天然气输气站场用于贸易计量的流量计一般为四声道超声流量计，只有声道数在四个以上时，才能满足计量所需精度，减少与下游用户的计量纠纷。 

 

二是在流量计量程选择上，要兼顾设备投用初期和远期用气量；兼顾日峰谷、年峰谷用气量。由于超声波流量计的量程比比较宽，在用户流量范围波动不是很大的情况下，根据计量管段压力等级，通过合理的选择流量计口径，一般都能做到对上述不同流量值的兼顾。

 

做好流量计量装置的现场安装和初始化配置工作2

流量计现场安装是否符合要求，对流量计量的准确性影响很大。首先，在直管段的安装上，不能仅限于满足设备厂商的技术要求，更重要的是要满足行业的相关标准。设备厂家的技术要求是在理想状态下提出的，而输气站场具有复杂多样性，各种配套设备的安装状况、运行时的不同工况等都可能给准确计量带来影响。

 

建议超声波流量计上下游直管段应满足前30D、后40D，且上游安装整流器的要求。另外，压力、温度取样点的选择也很重要，一般压力的取样点应选择在流量计本体上，以便能准确测量流过流量计的天然气压力；温度的取样点一般选择在流量计下游直管段5D左右处，这样即能以减少温度套管对气体流态的影响，又能相对准确地反映实际气体的温度。

 

做好流量计的日常维护工作3

虽然，超声流量计的日常维护工作量并不大，但也要重点做好以下几点工作：一是要定期对探头进行清理，污损的探头对超声波的发射和接收会造成影响，从而影响计量精度；二是要定期对流量计进行声速核查，通过软件检查各探头的工作情况，使流量计始终处于最佳工作状态，确保计量准确。

 

建立流量计远程维护系统，延长流量计检定周期4

天然气长输管道具有距离长、社会依托差、远离城市的特点，这就给系统维护带来一定难度。为此，建立一套远程维护系统是非常必要的。超声波流量计远程维护是以局域网和广域网（或互连网）为基础的一套远程维护系统。在该系统中，输气站场需将流量计、流量计算机等设备组成局域网，并向上通过交换机、路由器等设备与广域网（或互联网）连接，这样，在远端就可通过网络访问到当地的流量计或流量计算机，对其进行检查、维护或修改配置等。按照国家相关规定，具备远程维护能力的流量计，其检定周期可以适当延长，从原来的两年一检延长到六年一检，这样就可大大减少设备维护工作量。