氣體超聲波流量計

簡介：

• 　　近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展，已逐步進(jìn)入天然氣計量領(lǐng)域。計量精度高、無壓損、無磨損部件、穩(wěn)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(nèi)建設(shè)的各類天然氣管道的貿(mào)易計量，大都選用，例如西氣東輸管道的流量計就是。

   

工作原理：

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

  

  原理圖

的特點

1.直接測得質(zhì)量流量，無須進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償。

2.精度高，反應(yīng)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(xiàn)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*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。

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(xiàn)無流量記錄的情況；標(biāo)定合格的同型號超聲波流量計計量誤差超標(biāo)等。

分析發(fā)現(xiàn)，超聲波探頭頻頻報警和出現(xiàn)無流量記錄的問題，一是由于介質(zhì)中的液態(tài)水附著在流量計內(nèi)壁且遮蓋了超聲波流量計探頭，造成超聲波在進(jìn)出液態(tài)水表面時發(fā)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(zhì)在流量計表體內(nèi)壁沉積，影響到超聲波的反射路徑和發(fā)射效果。而標(biāo)定合格的同型號超聲波流量計計量誤差超標(biāo)這一問題，主要是由安裝精度和現(xiàn)場工藝設(shè)備產(chǎn)生的噪音引起的。

從天然氣生產(chǎn)工藝可知，天然氣的脫油、脫水和脫機(jī)械雜質(zhì)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(shù)已經(jīng)非常*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(nèi)一些天然氣管道的運行情況來看，在投產(chǎn)運行初期，管道內(nèi)往往會出現(xiàn)積水現(xiàn)象，這些管內(nèi)積水主要來源于殘存的試壓水和管道內(nèi)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，后碰死口的方法完成全線的連接。規(guī)范規(guī)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(zhì)的管段，既使對管道進(jìn)行了通球清管，若不對管道進(jìn)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(nèi)積水。

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

參數(shù)

1.流速: 0.01~25 m/s。

2.分辨率: 0.025 cm/s。

3.重復(fù)性: 0.15%讀數(shù)，視應(yīng)用而定。

4.精度 (流場充分發(fā)展且 徑向?qū)ΨQ)體積流量: ± 1%讀數(shù),視應(yīng)用而定 ± 0.5%讀數(shù)，經(jīng)過標(biāo)定。

5.流速：± 0.5%讀數(shù),視應(yīng)用而定。

6.可測介質(zhì): 管壁與氣體的聲阻抗比<3000。

7.主機(jī)環(huán)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(diào)。

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

12.測量量: 工況體積/工況質(zhì)量流量，流速，標(biāo)況體積/標(biāo)況質(zhì)量流量(需溫壓補(bǔ)償)。

的保護(hù)

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

1.努力創(chuàng)造條件完成管道干燥。GB5025I-2003《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定的“輸氣管道試壓、清管結(jié)束后宜進(jìn)行干燥”這一條款是參考了*荷蘭殼牌集團(tuán)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)施工經(jīng)驗制定的。在西歐等發(fā)達(dá)國家使用的較早，這也是他們通過實踐探索而總結(jié)出的經(jīng)驗。目前國內(nèi)對天然氣長輸管道進(jìn)行整體干燥的不是很多，且規(guī)范中也使用“宜”字，對是否進(jìn)行干燥并沒有做硬性規(guī)定。以前使用孔板等類型的流量計，管道內(nèi)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(dāng)敏感的，因此進(jìn)行管道干燥是非常必要的。

2.分離系統(tǒng)的選擇應(yīng)考慮液態(tài)水的處理。以前站場工藝設(shè)計上多采用旋風(fēng)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(shè)置分離器的主要作用是除去天然氣中的各種固體顆粒，現(xiàn)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，也能的分離掉大于8～1Oμm的水汽。但液態(tài)水的帶人會嚴(yán)重降低分離器的分離效果，在站場內(nèi)設(shè)置分離器時，不管是旋風(fēng)式，還是過濾分離式，都應(yīng)考慮在分離器前加一級液態(tài)水處理裝置，將從管道內(nèi)帶來的液態(tài)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(nèi)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(qiáng)操作管理，及時排出分離器的污水。分離器均設(shè)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(tài)水隨天然氣進(jìn)入而導(dǎo)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(yīng)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(chǎn)運行初期，過濾分離器濾芯的更換頻率也要適當(dāng)加大。

氣體超聲波流量計