气体超声波流量计在天然气集输中应用探究

《气体超声波流量计在天然气集输中应用探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、气体超声波流量计在天然气集输中应用探究［摘要］气体超声波流量计作为一种新型速度式流量计，由于其优异的性能，在气体计量领域得到了广泛应用。文章从气体超声波流量计的工作原理、计量性能、现场应用情况等方面进行了阐述，为用户使用类似的气体超声波流量计提供一些可以借鉴的经验和方法。中分类号：TH814.92文献标识码:A文章编号:1009-914X(2014)15—0115-01一、时差式气体超声波流量计的工作原理气体超声波流量计的是利用超声波在流体中沿顺流传播的时间和沿逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的。工作原理见图1。1中，气体超声波流量计的换能器A和换能器B装在管道

2、两侧，超声波的声程长度为L，超声波传播的方向与流体在管道中的流动方向夹角为0，超声波在流体中的顺流传播时间为tD，逆流传播时间为tU。(1)(2)式中：c超声波在静止流体中的声速，v—流体介质的流动速度。联立解方程（1）和方程（2）可得：（3）式中：X一一换能器A和换能器B在水平方向上的距离。从式（3）中可以看出，气体的流速测量与介质的声速无关，只与长度和时间两个参数有关。二、气体超声波流量计计量出现误差的原因（一）噪声对气体超声波流量计准确度影响。噪声的来源主要有环境噪声和气流经过没有全开的阀门时节流的噪声。我们采用气体超声波流量计上游阀门1节流控制流量大小时，节流的声音随着流量的

3、增大而增大，气体超声波流量计与标准孔板流量计的相对误差也逐步增大，气体超声波流量计的流量低于标准孔板流量计流量。当阀门1全开，用阀门2控制流量大小的时候，气体超声波流量计的信噪比较大且基本保持不变，气体超声波流量计与标准孔板流量计的相对误差基本保持不变。当采用上游阀门1节流的时候，气体超声波流量计的信噪比明显低于上游阀门全开的时候。这是因为，当气体超声波流量计上游阀门节流时除了能产生我们能听到的声音外还能产生人耳无法听到高频超声波，当这种声波的频率与气体超声波流量计的工作频率相近的时对气体超声波流量计的准确度产生的影响。（二）流态对气体超声波流量计的影响。GB/T18604-2001

4、《用气体超声波流量计测量天然气流量》要求气体超声波流量计上游直管段最少为10D，下游直管段至少为5D，保证进入流量计的天然气流态是对称的充分发展的紊流速度分布而计量管路中的阀门等阻流件会对天然气的速度分布产生影响，从而影响测量的准确度。当阀门1节流时，随着流量的增大，天然气在管道中的流速分布越来越不均匀，反应在超声波通道的流速大于通道的流速。符合标准规定的流态。因为当天然气经过没有完全开启的闸阀时，天然气由于阀门闸板的阻挡产生与管道中心轴不对称的旋转气流，经过发展成为漩涡流。（三）气质对气体超声波流量计的影响。气体超声波流量计对于我们来说是一个全新的流量计，我们以前只是从理论上对其有

5、一定的了解，而对它的实际工作性能并不了解。我们知道气体超声波流量计对气质条件要求不严格。用于工业环境下连续测量不含大浓度悬浮粒子或气体的大多数清洁均质液体的流量。对于含有液体和少量粉尘的气体在使用中应该注意。在使用过程中，我们发现气体超声波流量计的流量和标准孔板流量计相比偏高。使用CUI软件进行气体超声波流量计的诊断时发现气体超声波流量计的D通道不工作，检查后发现，气体超声波流量计的D通道被天然气中凝析出的液体淹没了，导致换能器工作不正常。经排除积存在管道中的液体后气体超声波流量计工作正常。多声道的气体超声波流量计能够在一个声道不工作的时候根据其他声道测得的流量自动进行补偿运算，这个

6、补偿过程使流量计的流量输出比正常时略有偏高。天然气中的粉尘也对气体超声波流量计的工作性能有影响。我们在使用气体超声波流量计的过程中出现过一次气体超声波流量计的换能器由于粉尘堆积而导致气体超声波流量计工作不正常的情况。原因是由于我们的一个气源由于上游的处理厂开机不正常，分子筛中的粉尘被带人气体超声波流量计的工作流程中，在气体超声波流量计最底部的换能器和表体的结合处堆积，导致气体超声波流量计的工作不正常。三、气体超声波流量计应用中应注意的问题根据我们在现场使用气体超声波流量计进行天然气计量中进行的实验记录的数据分析，气体超声波流量计的确有很多优点，同时气体超声波流量计在应用中应该注意以下

7、这些问题：（一）正确选型任何流量计有它自身的测量范围，气体超声波流量计测量范围很宽，一般说来最小流量和最大流量比为1:30。气体超声波流量计主要是利用测量天然气的流速来测量天然气的流量。其理想的工作流速范围为（2.7〜27）m/s，在这个工作范围内，气体超声波流量计才能保证其检定时的准确度。天然气的流量低于气体超声波流量计的流量拐点时，气体超声波流量计的准确度将降低，从而出现较大的误差。天然气的流速过高时会出现超声波信号被吹跑，换能器检测不到超声波信号的情