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天然气超声波流量计应用要点

2018-09-13 15:49:00

天然气超声波流量计因具有准确度高、测量范围宽、重复性好、无可动部件、本体无压损,适合于大口径、大流量计量等特点,已经成为大口径天然气长输管道计量的首选流量计。因超声波流量计的使用受现场环境因素的影响,所以,除了要满足GB/T18604—2001《用气体超声流量计测量天然气流量》和生产厂家的技术要求(如温度、振动、电气噪声等要求)之外,还应该注意以下事项:

1 噪声影响

    噪声主要来自管路中的各种管件(弯头、三通、整流器)和阀门等。由于天然气超声波流量计是基于超声波脉冲测量换能器之间顺、逆行的时间差来计量的,如果噪声的频率与超声波流量计的工作频率相近,就会干扰超声频率的接收,影响传输时间的准确测量,进而影响流量的测量。据有关资料,噪声对某些超声波流量计的准确度和重复性影响很大,最大超过了2%。

     为尽量降低噪声对天然气超声波流量计准确度的影响,在设计计量管路时,应尽可能接近无弯头、无阻流件的安装条件,将调节阀安装在流量计下游,尽可能使流体的流场稳定;同时,应选择流量计信号处理能力强的厂家,提高噪声的过滤能力,改善超声波脉冲的接收能力,降低噪声的影响。

2 管道配置

2.1 直管段长度要求

     天然气流量测量过程中,流量计上下游存在的阻力件(如阀门、汇管等)将破坏被测介质的流动状态(产生旋涡或造成速度分布畸变等),相应地就会增大流量测量的误差,其大小将取决于速度分布畸变的严重程度、变化形式以及流量计本身对这种畸变的补偿能力。为了降低不良流态对测量结果的影响,在流量计上下游安装一定长度的直管段就是一种常见的手段。从准确计量的角度来看,上下游直管段长度越长,改善流量计测量性能的效果就越明显。GB/T18604—2001标准提出最低限度的直管段长度要求,即在不需安装整流器的情况下,多声道超声流量计上游的最短直管段长度应为10D,下游最短直管段长度应为5D,但对于上游阻流件较复杂的计量管路来说,10D的上游直管段远远不够,按AGANO9报告的推荐,应该达到20D。如果使用整流器,则整流器的安装位置及相应的配管长度应咨询生产厂商,通过相关实验给出。

2.2 直管段的质量要求

     天然气超声流量计上下游所要求的最短直管段长度范围内(测量管)出现的任何台阶及其它凸入物都将引起被测介质流态的改变,从而增大流量测量的误差(研究资料表明,超声流量计上下游附近如果存在0.01D的台阶,由此引起的测量偏差将达到或超过0.05%)。因此,要在配管选型及施工组装中对台阶及凸入物进行限制。

3 脏污堆积

     含水、油污或硫化铁粉等脏污的天然气流过超声波流量计后,脏污会逐渐堆积在流量计测量管内壁和超声波探头上,一方面会减小测量管道的实际内径,使流量计读数偏大;另一方面又会增大测量管内壁的平均粗糙度,会导致声波(脉冲信号)在表体内壁反射时出现发散和衰减现象,影响流量计的准确度和重复性。另外,脏污在超声波探头上堆积,会缩短超声波传输时间,导致流量计读数偏大,所有这些因素都有可能对测量结果造成严重的影响(ISO/WD17089认为,由此造成的测量偏差有可能超过1%),因此,应加强天然气气质的监测,确定合理的清洗周期,同时,利用流量计的监测软件,通过监测各声道的接收率、增益等参数,测算流量计内壁脏污堆积程度,确定是否需要清洗。


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