氣體超聲流量計計量特性與誤差分析探討
發(fā)布時間：2023-02-20 09:49:33來源：hseauto.cn來源：..
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1 氣體超聲流量計計量特性
氣體超聲流量計計量系統(tǒng)主要由超聲流量計本體及配套使用的流量計算機、壓力變送器、溫度變送器等組成，同時還需要能提供氣質(zhì)組分的在線氣相色譜分析儀，可實現(xiàn)標(biāo)況體積、工況體積、質(zhì)量、能量四種計量方式，我國目前天然氣貿(mào)易交接計量主要還是采用標(biāo)況體積計量，本文所分析探討的誤差也是基于標(biāo)況體積計量。
氣體超聲流量計有無節(jié)流件壓損小、量程范圍較寬、精度高、可動部件少、安裝簡單等優(yōu)點，很適合大流量、高壓力的交接計量，與目前常用的孔板、渦輪流量計相比，精度受氣質(zhì)、流態(tài)的影響小，日常維護(hù)也較少，可廣泛應(yīng)用于長輸管線、輸配管網(wǎng)、氣體處理廠、壓氣站等場合，但價格也相對較高。
2 超聲流量計（時間差法）計量誤差分析與探討
2.1 軟件設(shè)置產(chǎn)生的誤差因素
2.1.1氣質(zhì)組分設(shè)置因素
對于標(biāo)準(zhǔn)體積交接而言，在流量計算機內(nèi)組分設(shè)置不準(zhǔn)確，會改變氣體相對密度的大小，從而改變計量準(zhǔn)確度。建議在進(jìn)修修改組分時，一定要審查下各組分最終累加值是否為100%。一般在技術(shù)人員輸錯某項組分的情況下，各組分最終累加值也將偏離100%總數(shù)。
2.1.2儀表量程設(shè)置因素
較常見于更換儀表時，新更換的壓力變送器或溫度變送器量程與流量計算機內(nèi)相應(yīng)設(shè)置的量程不相符，而技術(shù)人員又疏于及時調(diào)整，導(dǎo)致流量計算機內(nèi)顯示的壓力或溫度與現(xiàn)場實際嚴(yán)重不符，流量計量是通過流量計算機內(nèi)計算出來的，此類因素對計量精度影響頗大。建議，對于此類問題，技術(shù)人員在定期檢驗更換儀表時一定要注意檢查新更換儀表的量程與系統(tǒng)設(shè)置量程要相符，不相符則需及時調(diào)整。
2.1.3標(biāo)準(zhǔn)計量條件設(shè)置因素
我國規(guī)定的天然氣標(biāo)準(zhǔn)計量參比條件為20℃，101.325KPa，設(shè)置有出入時會對標(biāo)況體積計量精度長生影響。一般而言，廠家在出廠時已設(shè)置好，在儀表投用前技術(shù)人員檢查確認(rèn)下就好。
2.1.4通訊設(shè)置因素
主要是現(xiàn)場與流量計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸通訊要正常，壓力、溫度及超聲流量計現(xiàn)場信號能及時傳輸?shù)搅髁坑嬎銠C當(dāng)中，三方面任一個通訊發(fā)生故障，數(shù)據(jù)采集不上來，都會對計量產(chǎn)生影響。
2.1.5壓力、溫度數(shù)據(jù)采集模式設(shè)置因素
主要是注意維護(hù)模式還是測量模式的問題，維護(hù)模式下壓力、溫度是定值，測量模式下是采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
2.1.6小流量切除設(shè)置因素
小流量的切除，要符合現(xiàn)場實際，流量計是否發(fā)生零漂，切除過大，也會產(chǎn)生影響。
2.1.7還有些是超聲流量計出廠時或廠家設(shè)置好的一些參數(shù)
比如超聲流量計的聲道長度、聲道距離等幾何尺寸設(shè)置、速度分部校正系數(shù)等相關(guān)系數(shù)設(shè)置、延時設(shè)置等等，一般情況下是不允許技術(shù)人員隨意修改的，筆者以上列出了較常見的幾類軟件設(shè)置影響計量誤差問題。
2.2 現(xiàn)場運行過程中的一些誤差因素
2.2.1氣質(zhì)組分臟污引起的誤差因素
含水、硫化鐵粉末或其他臟污的天然氣流過超聲流量計時，臟污逐漸堆積在流量計表體管道內(nèi)以及超聲波探頭上，可能會影響超聲流量計的準(zhǔn)確度，其影響主要有以下三個方面。
（1）減小了流量計表體的有效內(nèi)徑，流量計讀數(shù)偏高。但如果流量計內(nèi)壁有較明顯的腐蝕，經(jīng)過清洗后，流量計的內(nèi)徑就會增大。由于流量與內(nèi)徑的平方呈正比，因此，流量計測量出的流量將小于實際流經(jīng)流量計的流量，造成流量計的讀數(shù)偏低。建議及時清除污物，如果流量計內(nèi)徑因腐蝕而產(chǎn)生變化時，需及時與專業(yè)人員聯(lián)系，再實測值修改相應(yīng)參數(shù)。
（2）臟污在超聲換能器表面堆積縮短了傳輸時間，從超聲流量計工作原理可以看出，對計量會產(chǎn)生一定的影響。超聲換能器是把聲能轉(zhuǎn)化成電信號和反過來將電信號轉(zhuǎn)化為聲能的元件。建議根據(jù)氣質(zhì)狀況，定期對換能器進(jìn)行清洗，但清洗完后換能器不允許互換。
（3）配套直管段的表面粗糙度變化引起流速分布的變化，從而影響流量計的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。超聲流量計支前后直管段一般是廠家配套帶的，其內(nèi)壁經(jīng)過特殊光滑處理，對流體流態(tài)影響小。但如果氣質(zhì)含腐蝕成分較多時，日久會使管壁表面變粗糙，影響流量計的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。
2.2.2硬件故障因素
一方面是信號放大器因素，某個通道的信號放大器失效，會嚴(yán)重影響該通道計量準(zhǔn)確度。濟南管理區(qū)泰安站曾發(fā)生過信號放大器燒毀事件，導(dǎo)致該通道計量準(zhǔn)確度嚴(yán)重偏離。一般建議采取臨時交換連線的方法確認(rèn)具體故障原因，例如聲道A不正常，可以將超聲換能器連接線B1和A1互換，B2和A2互換，互換后如果出現(xiàn)聲道B不正常則表明信號放大板故障需要更換，如果還是聲道A不正常則表示可能A超聲換能器故障，可以將該超聲換能器拆下進(jìn)行清洗后再測試，如果問題依然存在則需要更換超聲換能器。另一方面是換能器因素，日久運行換能器也會老化受損，導(dǎo)致計量出現(xiàn)偏差，也可采用上述方法進(jìn)行判斷。
2.2.3低/超量程運行因素
濟南管理區(qū)氣量交接過程中曾發(fā)生過超聲流量計超低壓、低流速運行情況，超低壓運行時計量準(zhǔn)確度降低，有時甚至?xí)霈F(xiàn)不計量情況，因為超低壓時聲道可能會發(fā)生報警，當(dāng)同時有兩個以上聲道發(fā)生紅色報警時，超聲流量計便不再計量（因設(shè)置而言）；超聲流量計低流速運行時間長，同樣降低計量準(zhǔn)確度，在與用戶交接時，對方采用經(jīng)檢定在有效期內(nèi)的旋進(jìn)旋渦流量計，此類流量計受低流速運行影響相對較小，當(dāng)?shù)土髁窟\行時，在將兩者小時數(shù)據(jù)對比及流量計運行曲線分析時，兩者偏差較大。超聲流量計更適用于大流量、高壓力的氣量交接，日常運行過程中，應(yīng)盡量避免低/超量程運行。
3 結(jié)論與建議
在實現(xiàn)濟南管理區(qū)超聲流量計系統(tǒng)的準(zhǔn)確計量、減少誤差工作中，首先要加強管理，提高計量人員及技術(shù)人員的素質(zhì)和責(zé)任心，完善的管理、過硬的業(yè)務(wù)素質(zhì)及良好的責(zé)任心可有效減少軟件設(shè)置過程中產(chǎn)生的誤差影響因素，同時對于現(xiàn)在運行過程中出現(xiàn)的一些誤差因素也會及早發(fā)現(xiàn)處理；其次配套二次計量儀表的選用應(yīng)符合GB/T 18603-2001《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》相關(guān)規(guī)定，超聲流量計的安裝使用要符合GB/T 18604-2001《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》相關(guān)要求；三是加強計量系統(tǒng)日常檢修、維護(hù)保養(yǎng)工作，可有效延長系統(tǒng)使用壽命，減小計量誤差；四是技術(shù)人員宜定期采用CUI及相關(guān)診斷軟件，對超聲流量計運行情況進(jìn)行增益值（Gain）、信號質(zhì)量（Signal Quality）、信-噪比（SNR）、流速特性（Velocity Profile）、聲速（Speed of Sound）等參數(shù)檢測，便于及早發(fā)現(xiàn)、判斷流量計運行中的一些誤差干擾因素。
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