氣體超聲流量計計量特性與誤差分析探討
發布時間：2023-02-20 09:49:33來源：www.jin-bei.net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組分的在線氣相色譜分析儀，可實現標況體積、工況體積、質量、能量四種計量方式，我國目前天然氣貿易交接計量主要還是采用標況體積計量，本文所分析探討的誤差也是基于標況體積計量。
氣體超聲流量計有無節流件壓損小、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、流態的影響小，日常維護也較少，可廣泛應用于長輸管線、輸配管網、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 軟件設置產生的誤差因素
2.1.1氣質組分設置因素
對于標準體積交接而言，在流量計算機內組分設置不準確，會改變氣體相對密度的大小，從而改變計量準確度。建議在進修修改組分時，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。
2.1.2儀表量程設置因素
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相應設置的量程不相符，而技術人員又疏于及時調整，導致流量計算機內顯示的壓力或溫度與現場實際嚴重不符，流量計量是通過流量計算機內計算出來的，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設置量程要相符，不相符則需及時調整。
2.1.3標準計量條件設置因素
我國規定的天然氣標準計量參比條件為20℃，101.325KPa，設置有出入時會對標況體積計量精度長生影響。一般而言，廠家在出廠時已設置好，在儀表投用前技術人員檢查確認下就好。
2.1.4通訊設置因素
主要是現場與流量計算機之間的數據傳輸通訊要正常，壓力、溫度及超聲流量計現場信號能及時傳輸到流量計算機當中，三方面任一個通訊發生故障，數據采集不上來，都會對計量產生影響。
2.1.5壓力、溫度數據采集模式設置因素
主要是注意維護模式還是測量模式的問題，維護模式下壓力、溫度是定值，測量模式下是采用現場數據。
2.1.6小流量切除設置因素
小流量的切除，要符合現場實際，流量計是否發生零漂，切除過大，也會產生影響。
2.1.7還有些是超聲流量計出廠時或廠家設置好的一些參數
比如超聲流量計的聲道長度、聲道距離等幾何尺寸設置、速度分部校正系數等相關系數設置、延時設置等等，一般情況下是不允許技術人員隨意修改的，筆者以上列出了較常見的幾類軟件設置影響計量誤差問題。
2.2 現場運行過程中的一些誤差因素
2.2.1氣質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以及超聲波探頭上，可能會影響超聲流量計的準確度，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徑，流量計讀數偏高。但如果流量計內壁有較明顯的腐蝕，經過清洗后，流量計的內徑就會增大。由于流量與內徑的平方呈正比，因此，流量計測量出的流量將小于實際流經流量計的流量，造成流量計的讀數偏低。建議及時清除污物，如果流量計內徑因腐蝕而產生變化時，需及時與專業人員聯系，再實測值修改相應參數。
（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，對計量會產生一定的影響。超聲換能器是把聲能轉化成電信號和反過來將電信號轉化為聲能的元件。建議根據氣質狀況，定期對換能器進行清洗，但清洗完后換能器不允許互換。
?。?）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確度和穩定性。超聲流量計支前后直管段一般是廠家配套帶的，其內壁經過特殊光滑處理，對流體流態影響小。但如果氣質含腐蝕成分較多時，日久會使管壁表面變粗糙，影響流量計的準確度和穩定性。
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，會嚴重影響該通道計量準確度。濟南管理區泰安站曾發生過信號放大器燒毀事件，導致該通道計量準確度嚴重偏離。一般建議采取臨時交換連線的方法確認具體故障原因，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，導致計量出現偏差，也可采用上述方法進行判斷。
2.2.3低/超量程運行因素
濟南管理區氣量交接過程中曾發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確度降低，有時甚至會出現不計量情況，因為超低壓時聲道可能會發生報警，當同時有兩個以上聲道發生紅色報警時，超聲流量計便不再計量（因設置而言）；超聲流量計低流速運行時間長，同樣降低計量準確度，在與用戶交接時，對方采用經檢定在有效期內的旋進旋渦流量計，此類流量計受低流速運行影響相對較小，當低流量運行時，在將兩者小時數據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，應盡量避免低/超量程運行。
3 結論與建議
在實現濟南管理區超聲流量計系統的準確計量、減少誤差工作中，首先要加強管理，提高計量人員及技術人員的素質和責任心，完善的管理、過硬的業務素質及良好的責任心可有效減少軟件設置過程中產生的誤差影響因素，同時對于現在運行過程中出現的一些誤差因素也會及早發現處理；其次配套二次計量儀表的選用應符合GB/T 18603-2001《天然氣計量系統技術要求》相關規定，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》相關要求；三是加強計量系統日常檢修、維護保養工作，可有效延長系統使用壽命，減小計量誤差；四是技術人員宜定期采用CUI及相關診斷軟件，對超聲流量計運行情況進行增益值（Gain）、信號質量（Signal Quality）、信-噪比（SNR）、流速特性（Velocity Profile）、聲速（Speed of Sound）等參數檢測，便于及早發現、判斷流量計運行中的一些誤差干擾因素。
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