[关键词]：超声波 流量计 天然气 应用
一 引言
流量计量作为计量科学的组成部分，与国民经济、国防建设、科学研究有着密切的关系。高精度的流量计量对保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展均具有重要的作用。传统的机械式流量测量仪表具有适应性较差、结构复杂、安装维护不方便、需接触式测量等缺陷。相比之下超声波流量计则具有计量精度高、对管径的适应性强、灵敏度好、使用方便、易于数字化管理等优势。正是由于超声波流量计具有的诸多优势，使得其成为了当今流量计量的主流。本文主要介绍了超声流量计的原理，分析了影响超声流量计的因素，并对超声波流量计的完善措施给出了一定的建议，旨在能够为我国的天然气计量提供一定的借鉴意义。
二 超声波流量计的组成及工作原理
气体超声波流量计量系统一般由压力变送器、温度变送器、超声波流量计、气体组分分析仪以及流量计算机等五部分组成。压力、温度变送器采集实时的压力、温度信号，超声波流量计本体是整个计量系统的核心部分，通过测量计算天然气的流速进而得到天然气的工况流量，气体组分分析仪通过分析气体的组分以确定天然气的压缩因子，流量计算机将采集到的压力、温度、工况流量、气体组分信息进行运算分析，得到标准状况下的气体流量，并保存相应的流量历史数据。
超声波流量计按工作原理划分可以分成很多种方式，目前，应用在天然气计量的上的超声波流量计主要是通过时间差法来进行的测量。时间差法下的超声波流量计的工作原理很简单，就是在天然气运输管道上安装一对超声换能器，通过换能器接受超声信号，通过测量到的气体流速乘以超声波流量计的截面面积就得到了管道内的天然气流量，然而这样得到的流量数据还有些不准确，这是就需要我们结合温度、压力等数据进行适当的修正，得到最终的流量数据。
三 影响因素
我们在使用过成中除了要满足国家颁布的《用气体超声流量计测量天然气流量》的要求和一些具体操作规范外，还应充分考虑以下因素对计量的影响。
3.1噪声影响
时间差法下的超声波流量计主要是通过天然气运输管道中的一对超声波脉冲测量换能器之间的顺、逆行的时间差进行计量，因此超声波脉冲的信号的准确性直接关系计量效果。在计量过程中，天然气管道中各个部件之间产生的噪声会影响到超声波脉冲测量换能器对超声波脉冲信号的接受，进而影响到计量的效果。为了最大限度的提高计量的准确性，减少运输管道内的噪声影响，我们在安装超声波脉冲测量换能器的时候应该尽量避开运输管道的弯头部位；同时，我们也应该选择抗干扰能力强的超声波脉冲信号接收器，降低噪声的影响，提高计量的准确性。
3.2 管道震动的影响
管道振动问题一直存在于超声波流量计量工作中，并且不可避免。因为水泵、控制阀门和出渣系统在运行过程中会产生振动，大量的震动会影响测量结果，带来更大的误差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在大量的水量测试之后，管道震动问题所带来的误差与数据错误一直存在且不可避免。针对上述问题，需要将减震工作放在流量计安装工作的首位，通过设置隔离区域来优化减震效果，切实提升整体数据的真实性与严谨性。
3.3 压力和温度的测量
根据超声波流量计工作原理可知，压力温度测量是否准确直接关系着标况流量的运算是否准确。在现实应用中，虽然压力变送器可在其铭牌标明的工作温度范围内正常工作，但室外裸露环境中的压力测量值与进行了防晒保护的压力变送器测量值的差值可高达18～20KPa。温度变送器在现场应用中也会出现保护套管中存在金属杂质、沙子等现象，使测温元件不能及时与天然气达到热平衡，导致实测温度值偏低，计量结果偏大。因此，保证压力和温度测量仪表的准确、可靠是确保超声波流量计计量系统的准确度非常重要的方面。
四 完善措施
4.1定期检测维护
目前，市场上有众多超声波流量计的专业检测维护软件，可对管道天然气的流速、流态分布和超声波流量计的声速、信噪比、增益等重要参数进行实时监测，并根据情况对各声道的权值等进行调整。计量工程师应定期利用监测软件对超声波流量计的运行工况进行分析，及时发现噪音影响、超声波探头脏污、流态分布不均等问题，并进行处理。同时，应注意总结各种工况下超声波流量计的运行规律，确定超声波流量计探头和直管段的清洗周期，若清洗后发现超声波流量计直管段腐蚀严重，应对超声波流量计重新检定。
4.2 保证工艺安装符合相应技术要求
对于未建场站，应充分考虑流量计前后直管段长度，评估调压阀产生的噪声对流量计的影响，谨慎选用“无噪”阀门和消声器。对于已建场站，因流量变化导致调压阀噪音变化的可考虑利用调压阀前后的节流截止阀分级调压，降低噪音频率，或者改变噪音传播通道，利用调压计量间的汇管、弯头等增加噪音损耗。条件允许时，可进行工艺改造，在流量计前加装流量调整器，将调压阀调整至流量计后，以消除噪音影响。
4.3 及时更新气体组分
在具体的配色过程中，需要就气源场站实际情况来进行分析与测量，并将有关数据及时有效地反馈到计算机系统中，保证能够形成良好的数据管理模式。与此同时，需要做好定期标定与维护工作，通过有序标定线色谱仪来更好地开展测量工作。对于相关气体场站数据需要定时更新与处理，保证数据的真实性与可靠性，为压缩因子计算奠定良好的数据基础。
五 总结语
随着科技水平的不断提升，超声波流量计的使用广度与深度不断提升，为人们的生活与生产带来极大的便利。但是，因为测量过程中的影响因素较多，使得具体数据精度与准度不足，为此，需要通过不断的分析与研究来制定行之有效的措施，为优化数据精度与准度奠定良好的基础。
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论文作者:王程欣子
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第5期
论文发表时间:2020/4/30
标签：超声波流量计论文; 测量论文; 流量论文; 天然气论文; 流量计论文; 气体论文; 超声论文; 《工程管理前沿》2020年第5期论文;