天然氣計量中超聲波流量計的應用

天然氣計量中超聲波流量計的應用【摘要】天然氣是現(xiàn)代人生活、工作中的主要能源，人們需要付費使用，這時為了保障天然氣繳費額準確，就需要對天然氣的用量進行準確計量，再根據(jù)計量結(jié)果與單價進行計算即可。在這種情況下，如何保障天然氣用量計量結(jié)果準確性就成為了一項值得思考的問題，若計量準確性不足，就可能導致天然氣企業(yè)受到經(jīng)濟損失，也可能導致用戶受到經(jīng)濟損失。面對這一問題，超聲波流量計給出了解決方案，正確使用超聲波流量計能實現(xiàn)準確計量，其準確程度可達0.5級，滿足當下要求，這時為就有必要對超聲波流量計的正確應用方式進行研究?！娟P(guān)鍵詞】超聲波流量計；天然氣計量；準確計量0.引言本文為了了解超聲波流量計在天然氣計量中的應用情況將展開研究，主要論述天然氣計量中常見的流量計，隨后對比各類流量計，論述超聲波流量計的應用優(yōu)勢，最后提出超聲波流量計應用要求。依照要求應用超聲波流量計，可充分發(fā)揮其作用，保障計量結(jié)果準確。天然氣計量中常見的流量計與超聲波流量計的應用優(yōu)勢1.1常見流量計目前，天然氣計量中常見的流量計是渦輪流量計、超聲波流量計，兩種流量計的特征為：（1）渦輪流量計屬于速度式流量計，即這種流量計能夠采集天然氣流速，再將流速轉(zhuǎn)換為渦輪的轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速又會轉(zhuǎn)換為電信號，電信號與天然氣流量成正比，因此讀取電信號就能得知天然氣的流量，基本原理為依照電信號單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)、累積脈沖數(shù)進行轉(zhuǎn)換運算，可知天然氣的瞬時流量、累積流量。渦輪流量計在應用中具有精度高、流通性強的特征，但非常容易受到氣體純凈度的影響而出現(xiàn)不精確的統(tǒng)計結(jié)果，如天然氣中夾雜了較多的細小顆粒，顆粒不僅會導致流速異常，還會對渦輪流量計內(nèi)的軸承造成損傷；（2）超聲波流量計屬于時差式流量計，由流量表、電子傳感器、微處理器、超聲換能器組成，應用中先通過電子傳感器去采集天然氣流動過程中超聲波脈沖順流、逆流的傳播時差，依照時差可計算出天然氣的流速，根據(jù)流速可知流量，其中超聲換能器主要負責將傳感器采集到的電信號格式信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，隨后傳輸給微處理器，微處理器負責轉(zhuǎn)換計算，計算結(jié)果將通過流量表展示。超聲波流量計在應用中具有量程寬、無機械可動部件、耐腐蝕性強、維護要求小的特征，且沒有明顯缺陷，但單價較高［1］。1.2超聲波流量計的應用優(yōu)勢一般用于比較天然氣流量計優(yōu)劣的兩大指標為測量范圍與測量結(jié)果精度，因此本文將根據(jù)這兩個指標對渦輪流量計、超聲波流量計進行比較，根據(jù)結(jié)果論述超聲波流量計的應用優(yōu)勢。首先在測量范圍指標上，本文主要將兩種流量計安裝在大管徑的天然氣管道內(nèi)，以恒定的始動流量0.7m3/h向管道內(nèi)供給天然氣，隨后觀察兩種流量計的測量范圍。其次在測量范圍的測試方法下，同步統(tǒng)計兩種流量計的測量精度，依照規(guī)范等級進行對比。結(jié)果顯示，在測量范圍指標上，渦輪流量計為20m3/h~4003/h，超聲波流量計為2m3/h~3003/h，該指標渦輪流量計更加優(yōu)秀；在測量結(jié)果精度指標上，渦輪流量計為1.0級別，超聲波流量計為0.5級，該指標超聲波流量計更加優(yōu)秀。可以看出，渦輪流量計與超聲波流量計各有優(yōu)劣，但超聲波流量計的高精度等級在天然氣計量中更為重要，同時超聲波流量計使用壽命更長，使用效果也更加穩(wěn)定，固超聲波流量計至少在天然氣計量中優(yōu)于渦輪流量計。超聲波流量計的應用要求2.1超聲波流量計選型要求因為超聲波流量計具有泛用性，并不是只能應用于天然氣計量中，所以市面上有很多不同規(guī)格、不同性能的超聲波流量計，如果錯誤選擇就會導致測量結(jié)果失準，甚至無法測量，因此在超聲波流量計應用中要做好選型工作。以生活天然氣供給為例，一般情況下生活天然氣供給的流速為0.3m/s?30m/s，因此在選擇超聲波流量計要觀察選擇對象的可測流量范圍，可測流量范圍必須大于天然氣供給流速［2］。2.2正確安裝超聲波流量計安裝方面，首先要正確選擇流量計安裝位置，即該流量計不能安裝在頻繁振動，或存在強電磁、強電子干擾的位置上，根據(jù)這些要求即可正確選擇流量計安裝位置。其次就要根據(jù)要求進行安裝，具體要求為：（1）關(guān)閉天然氣管道，確保管道停運后進行超聲波流量計安裝，安裝是要采用兩路支線方案，采取切換安裝方法進行；（2）安裝時超聲波流量計的電子傳感器尺寸必須與管道內(nèi)直徑保持一致，最大允許誤差值為±1%；（3）安裝過程中建議盡可能讓超聲波流量計電子傳感器保持水平45°，這樣做能后避免天然氣內(nèi)顆?；蚩諝鈱Q能器聲波表面造成干擾。同時，如果是在天然氣含液體量較多的管道內(nèi)進行安裝，這超聲波流量計本身與計量管的安裝位置不得低于上下游管道，這樣能讓天然氣內(nèi)的液體不會與超聲波流量計接觸，能避免天然氣液體在超聲波流量計上積累，具有保護超聲波流量計的作用⑶；（4）天然氣管道的上下游必須要具有直管段，上有直管段標準為＞10D、下游直管段標準為＞5D；（5）超聲波流量計不能安裝在管道的阻力構(gòu)件上，最好不要與這一類構(gòu)件有接觸，諸如管道的彎頭、閥門、變徑處等，最佳位置為垂直管道。但在垂直管道中安裝時，超聲波流量計的換能器所處位置必須是上游彎管的彎軸平面內(nèi)，否則超聲波流量計無法獲得彎管流場畸變后較接近的平均值，不利于測量結(jié)果；（6）超聲波流量計的換能器不可以與管道的接口、焊縫處接觸，否則換能器不能正常運作；（7）換能器安裝位置的管道壁不能太厚、不能存在間隙；（8）要使用良好耦合劑來安裝超聲波流量計的換能器，確保換能器的工作面與管輸器壁緊密連接，兩者之間不能存在顆粒與空氣，否則超聲波傳輸會出現(xiàn)較大誤差，得不到準確結(jié)果。2.3做好供銷差統(tǒng)計因為超聲波流量計在長期使用中難免會出現(xiàn)偏差或問題，所以一定會出現(xiàn)計量上的誤差，這是不可避免的現(xiàn)象，而誤差的存在會不斷加大供銷差，容易造成經(jīng)濟損失。在這一條件下，可以反過來利用供銷差去判斷超聲波流量計當前是否存在偏差與問題，即定期對供銷差進行統(tǒng)計，若供銷差的差距超過標準，就說明超聲波流量計存在偏差或問題。當發(fā)現(xiàn)這種情況時，工作人員應當對超聲波流量計進行維護，維護工作主要內(nèi)容有：（1）檢查超聲波流量計換能器安裝位置的內(nèi)壁是否生銹，若發(fā)現(xiàn)銹跡要及時清理；（2）觀察超聲波流量計換能器表面是否有異物，若有異物要及時清理；（3）查看超聲波流量計信號處理單元的狀態(tài)、聲道、零流量測量結(jié)果是否存在異常，發(fā)現(xiàn)任意異常均要第一時間送去維修[4]結(jié)語超聲波流量計可以準確計量天然氣用量.為了發(fā)揮超聲波流量計的全部作用，在應用中必須依照相關(guān)要求做好超聲波流量計選型、安裝、維護工作。可確保天然氣計費準確，維護天然氣企業(yè)與用戶的權(quán)益?！緟⒖嘉墨I】焦永興，李華.超聲波流量計在天然氣計量中的應用及存在問題分析[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2014（6）:251-25