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超声波流量计范文1
（日照钢铁控股集团有限公司，山东 日照 276800）
【摘要】介绍了超声波流量计的工作原理、结构、选型原则及安装要求。
关键词 超声波流量计；结构；选型；安装
1超声波流量计的工作原理
超声波流量计利用超声波测量流量有许多种方法，其中典型的方法有时差法、声循环法、多普勒法。本文主要介绍时差法超声波流量计的工作原理，超声波在流体中的传播速度受到流体流速的影响，在流体顺流方向和逆流方向是不一样的，其传播时间差和流体的流速成正比。只要测出超声波在这两个方向上传播的时-间差，便可知流体的流速，再乘以管道截面积便可得流体的流量。具体计算公式如下：
超声波在顺流方向传播时间t1为：
由上可知这时只要测得t1和t2，便可求得流体流速，流体流量。
2超声波流量计的结构
超声波流量计主要由换能器和控制器（变送器）两部分构成。换能器有两种，一种是发射换能器，另一种是接收换能器。发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收换能器接收到超声波信号，通过传输线送到控制器（变送器）。控制器（变送器）的作用是将接收到的超声波信号经电子线路放大并转换为与被测流体体积流量成正比的电信号，进行显示和累计计算，还可将信号进行远传进入DCS等控制系统。
3超声波流量计的选型
为确保流量计正常投运，仪表选型至关重要。超声波流量计根据换能器的安装方法不同可分为外夹式超声波流量计、插入式超声波流量计和标准管段式超声波流量计。超声波流量计的选型主要是根据计量要求选择适合的流量计。
（1）外夹式超声波流量计，优点：①外夹式超声波流量计的换能器安装在管道外面，不与被测流体直接接触，不存在换能器腐蚀、粘结等问题；②测量时，在管道内部无任何测量部件，没有压力损失，不改变流体的流动状态；③安装简单方便，管道不用切断，不用开孔，安装时不用停流；④可以便携使用，便于对有怀疑的其他流量计进行比对。不足：①对管道条件要求较高，应确定管道材质、管道外径、壁厚、衬里材质和厚度等；②测量精度相对低一些。
（2）插入式超声波流量计，优点：①安装时不用停流，使用专用安装工具在管道上开孔，换能器直接穿插在孔内；②与外夹式超声波流量计相比，测量精度较高，不受管道锈蚀、结垢等的影响。不足：①换能器直接与被测流体接触，易被腐蚀、结晶造成仪表测量不准确。
（3）标准管段式超声波流量计，把换能器固定安装在按照设计加工好的管段上，并且换能器直接与被测流体接触。这种流量计能够准确控制加工精度，同时可以精确测量管段的几何尺寸，而且两个换能器之间只有单一被测介质，所以测量准确度较高，但是，不足是安装麻烦，需要断流，割开管道安装，而且对于大口径管道定做价格较高，因此除非特殊要求一般不建议选用此种超声波流量计。
综上，超声波流量计在选型时必须综合考虑准确度、安装条件、现场环境等，选择适合的流量计。
4超声波流量计的安装
（1）测量点的选取：①测量点应尽量选择距离上游10倍直径、下游5倍直径以内均匀直管段，以确保流体所需的流速分布；②流量计尽可能水平或垂直安装，管内必须充满流体，当换能器安装在倾斜管道上时，不要装在上部和底部，以免管道内的气体或杂质进入测量声道，应尽可能使换能器处于和水平面成45度角的范围内；③对于外夹式超声波流量计，测量点管道内壁不能有过厚结垢层，尽量选择无结垢的管段且应具有良好的导声性能；
（2）换能器安装方式
①V法安装
适用于管径较小时，采用V法安装扩大了声程长度，增加了顺逆向声波传播时间；
②Z法安装
Z法安装方式一般适用于DN200以上管道，使用Z法安装时超声波在管道中直接传输，没有折射，信号衰耗小。
5超声波流量计的应用
近年来，由于电子技术的进步，超声波流量计发展很快，且日益完善，越来越显示出其优越性。各种超声波流量计已广泛应用于工业生产、商业计量和水利检测等方面，例如，在市政行业的原水、自来水、中水、污水的计量中，超声波流量计具有大量程比，无压损的特点，在保证测量准确度的同时提高了官网的输水效率；在工业冷却循环水的计量中，超声波流量计实现了在线不断流带压安装和在线标定。
6结束语
综上所述，超声波流量计作为流量测量仪表，有其独特的优点，在很多领域得到了越来越广泛的应用，特别是智能化超声波流量计，采用微处理器和程序控制，且带通讯接口、功能更强、编程方便，因而具有更强的生命力。但是不论其如何发展，如果设计选型及安装不当，不仅无法发挥其优越性，还会带来损失。因此，在实际应用中，超声波流量计的正确选型及安装是极为重要的两个环节，必须引起我们的重视。
参考文献
［1］高魁明.热工测量仪表[M].2版.冶金出版社,2006.
超声波流量计范文2
关键词：天然气；贸易计量；超声波流量计；计量系统；准确度
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.228
0 前言
天然气作为一种优质能源和化工原料其计量越来越被人们重视。由于天然气的可膨胀性、可压缩性等特性，造成天然气要比液体计量困难得多。气体超声流量计没有如节流装置几何形状及尺寸变化影响仪表特性的问题，其声道长度，声道角及管道横截面面积是恒定的参数；也没有引压管线之类易引起故障的部件，能够根据现场条件确定仪表系数并为此长期稳定。天然气流量计量系统，具有高精度、无压损、低能耗、结实耐用、维护少的特点。
1 超声波流量计的结构及原理
1.1 流量计结构
DANIEL3400系列气体超声流量计结构主要分三部分：流量计本体、超声换能器、Mark II 电子数据处理单元。
1.2 四声道超声波流量计工作原理（如图1）
2 超声波流量计的特点及在计量系统中的应用
普光净化厂产品气贸易计量精心选择了各种设备组成计量系统，整体计量精度优于0.70%。计量系统中包括Daniel高级超声波流量计、 Daniel S600流量计算机、在线色谱分析仪。
2.1 daniel 超声波流量计
Daniel 超声波流量计是时间直通式超声波流量计，声波由一个探头发射另一个探头接受，不经管壁反射，声波由上游向下游传输的时间（由于声波被气流推动）小于声波由下游向上游传输的时间（声波被气流方向阻拦），这两个时间之差与气流的速度存在某种对应关系。从上下游测得的传输时间可以计算出气流的平均速度和声波的速度。
2.2 daniel s600 流量计算机
Daniel s600流量计算机适合于石油天然气贸易交接计量和标定的各种应用。可作为多流路计量的一个部分或独立运行。单台流量计算机可以计量多路油气，最多可达到 6 路计量。带有键盘和LCD显示，方便数据记录和显示。有多方向快捷件，可以方便搜寻显示条目。带有4级密码管理，可以分级管理操作人员和信息内容。它可计算瞬间流量和总流量并通过打印口打印报告，打印口可组态。S600系列流量计算机不间断进行诊断自检。一旦发现问题，会触发报警提醒操作员采取措施所有报警信息都会被记录或打印。CPU板带有两个 RS232口和三个 RS422口连接其它设备。通讯口可以用于与上位机系统， SCADA或其它设备通讯。另外带有一个10BaseT（Twisted Pair）以太网界面用于网络连接。S系列流量计算机的组态可以使用标准格式，也可以按照客户要求使用组态软件定制。
2.3 色谱分析仪
色谱分析仪系统由样品预处理系统、色谱分析仪组成。样品由采样点取出，经样品管线传输至样品预处理进行样品处理，经过样品过滤器进入色谱分析仪进行样品分析，分析的结果以Modbus通信送入DCS系统和天然气计量系统。
3 效益及结论
普光净化厂使用气体超声波流量计作为产品气贸易计量流量计大大降低了计量装置故障的发生概率，延长了计量设备的寿命，避免了一些不必要的计量纠纷，提升了企业的声誉，树立了良好的形象。
参照有关计量技术部门的数据，因计量准确度偏离造成的经济损失：以年输气1亿立方米为例：温度偏差1摄氏度---计量0.34%偏差；压力偏差1kPa---计量0.1%偏差；由色谱仪造成的组分计量偏差―0.1%。总误差造成的损失约30～50万立方米气。由此可见，有效地提高计量准确度，确保计量偏差控制在最低水平，对于我们年外输气120亿立方米的企业来说，每年直接或间接的经济效益影响大约3000万元。
气体超声波流量计有非常多的优点，同时也存在着一些局限性。如：对气体流态和管道噪声有要求。在大流量贸易计量中，如何最大的发挥气体超声波流量计的效能，解决和避免影响其测量准确度的因素。为我们在日常使用中带来了新的研究课题，是我们的研究方向。
参考文献：
[1]孙淮清.气体超声流量计与孔板流量计在天然气工业中应用的比较[J].重庆工业自动化仪表研究所，石油工业技术监督，1998，14（06）.
[2]中国石油西南油气田分公司.超声流量计的现场应用与研究技术报告[J].2001（03）.
[3]黄和，文代龙，陈汝培，游明定.浅谈我国天然气计量与国际接轨[J].2001（04）.
[4]GB/T18604-2001《用气体超声波流量计测量天然气流量》.
超声波流量计范文3
[关键词]超声波；流量计；故障；分析；对策
中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0146-01
超声流量计是通过检测流体流动时对超声束的作用，以测量体积流量的仪表。超声波流量仪的传感器是将传感器直接捆绑在被测管道的外表面，从而实现流量测量的一种安装方式，解决了其它原理的流量仪在安装时必须断管、停产的难题，是超声波流量仪的基本安装方式，具有与管径无关、安装简单、无需停产、无压力损失等特点。超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法，其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量。它利用声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播速度不同的特点，测量它的顺流传播时间t1和逆流传播时间t2的差值，从而计算流体流动的速度和流量。
1.超声波流量计优缺点
1.1 超声波流量计优点
（1）节约能源。改仪表可以夹装在测量管道的外表，不接触流体，所以不干扰流场，没有压力损失，因此是一种比较理想的节能仪表。特别是大流量计量时，节能效益更加显著。（2）特别适合大口径的流量测量。其它流量计随着口径的增加，造价更大幅度增加，而超声波流量计的造价基本上与被测管道的口径无关。所以，口径越大，优点越显著。（3）解决流量测量的难题。由于超声波流量计是非接触式仪表，所以，除了用于测量水、石油等一般介质外，还能对强腐蚀介质、非导电介质，易爆和放射性介质进行流量测量，而且不受流体的压力、温度、粘度密度的影响。（4）安装维修方便，无论是安装还是维修，都不需要切断流体，不会影响管道内流体的正常流通。安装时不需要阀门，法兰、旁通管路等，因此，安装方便，费用低。（5）通用性好。其它流量计的仪表结构与管道口径的大小是密切相关的，口径改变时，就需要换用不同尺寸的仪表。对超声波流量计来说，无论是管道尺寸的改变，还是流量测量范围的变化，都有较大的适应能力。
1.2 超声波流量计缺点
超声波流量计是基于集成电路、单片机和自动控制技术的高集成、多功能仪表，先进的控制理论和成熟的电路设计为流量计多种功能的实现奠定了基础，如果要提高流量的测量精度，必须进一步完善测量线路的设计，提高对声速的测量。超声波流量计高度集成的电路设计势必会提高设计制造的成本与难度，而一旦发生故障，维修难度也相应增加。另外，受超声波换能器及传感器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制，以及高温下被测流体传声速度原始数据不全因素的影响，目前还难以将超声波流量计应用在高温介质的流量测量上。
2.常见故障分析
2.1 瞬时流量异常
瞬时流量异常可能是由于温变压变、通讯电缆、浪涌保护器、流量计算机等故障引起，需要仔细检查确认。通过与其它流量计的温变、压变上传通讯线对换，判断是流量计算机的问题或是现场线路、仪表的问题。以下以A、B超声波流量计举例说明，A正常，B异常。
1）仪表及线路故障判断
把A和B的温变、压变通讯线对换后，B的显示正常，A显示异常，可判断A的温变、压力通讯线路或仪表存在问题。温变和压变都支持HART通讯协议，通过以下方法判断：断开二次仪表的电源，用FLUK供电，并检查二次仪表，如检测不到或数据异常，判断是仪表故障，更换仪表恢复正常生产。
如果能够检测到仪表值并且显示正常，那么恢复向现场仪表的24V供电，逐段检测到流量计算机的通讯电缆如在某段检测不到信号或信号异常，可以判断是该段电缆破损，更换该段电缆恢复正常通讯。如果在经过浪涌保护器后信号异常，可判断是浪涌保护器故障，更换浪涌保护器恢复数据正常传递。
2）流量计算机Hart板故障
把A和B的温变、压变通讯线对换后，A显示正常，B显示异常，说明B的流量计算机故障。检查流量计算机Hart板LED指示灯状态，正常情况下是绿色闪烁，如果显示红色常亮或不亮等其它状态，说明温变和压变对应的Hart板通道损坏。解决办法有两个，一是直接更换Hart板，不用刷新组态；二是更改刷新组态，请技术工程师更改组态，更改温变和压变对应Hart板的通道。一般在夏季雷雨天气下容易出现流量计算机被雷击损坏的情况，特别是Hart板，更容易损坏，需要格外留意。
2.2 无瞬时流量
1）CPU板故障
CPU板LED指示灯不亮或显示红色。检查方法：笔记本电脑首先安装相关组态软件并激活，用网线连接，把笔记本电脑的IP地址更改，建立通讯局域网，下载组态备用。更换使用备用CPU板，把组态刷到备用CPU板中，冷启动，检查指示灯状态。
2）流量计故障
CPU板LED指示灯不亮或显示红色，表示流量计与流量计算机之间的通讯异常，需要检查流量计的超声换能器和信号放大单元。检查方法：笔记本电脑安装相关软件，通过数据线与流量计的端口相连，通过软件检查在带压下四个声道是否有报警，如果是表示所有超声换能信号全部没有上传上来，需要拆卸下表头，紧固信号放大器，如果信号还传递不上去，表示信号放大器损坏，需要更换新的。
如果检查发现声道报警、信噪比异常、声道增益信号异常，可能是声道换能器损坏或信号放大器损坏，可以通过交叉接线的方法判断。超声波流量计的4对声道分别是A、B、C、D，如果C声道正常，D声道异常，把C1与D1、C2与D2分别对换，如果C声道异常，D声道正常，表示超声换能器损坏，可以拆卸、清洗信号放大器，如果仍然异常，则需要更换同型号的超声换能器；如果C声道正常，D声道异常，表示信号放大器损坏，需要更换同型号的信号放大器。
3.结论与认识
流量仪表大都需要适合的测量介质和工况条件为依托方可发挥正确作用，只有优势而没有缺点的流量仪表现今是不存在的，合理的选择仪表对于现场工程师和管理者是至关重要的。在工业装置中要正确和有效地选择，使用流量测量方法和仪表，必须熟悉流量仪表和生产过程流体特性这两方面的技术，同时还应考虑经济因素。
基于不同原理，适用于不同场合的各种形式的超声波流量计已相继出现，其测量准确的优点，也使其成为化工行业测量流速的首选工具。由于超声波流量计具有抗干扰能力强、测量精度高、无压损、量程比宽、维护量小等特点，近几年，得到了大力的应用。在实际生产中，超声波流量计会出现各种各样的问题，需要我们做到以下几个方面：一是结合实际情况，建立合理的维护保养制度，半年对超声换能器进行检查，半年使用软件检查；二是储备适量的备件和组态，在出现问题时能够及时更换更新；三是技术人员需要不断加强学习，提高自身的技能水平和解决问题的能力。只有这样，才能最大限度的减少因超声波流量计故障造成的影响，降低企业运营成本。
参考文献
超声波流量计范文4
关键词： 超声波流量计 测量原理 流量 优缺点 应用
前言
随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快。基于不同原理，不同结构，适用于不同场合的各种形式的超声波流量计已相继出现，因其具有运行稳定、安装简单、维护量小等优点，其应用领域涉及到工农业、水利、水电等部门，正日趋成为测流工作的首选工具。
1、超声波流量计的测量原理
超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量； 多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。
使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可在不影响生产管线的情况下运行，因而是一种理想的节能型流量计。超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。
超声波流量计常用压电换能器。它利用压电效应，采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上，使其产生超声波振劝。超声波以某一角度射入流体中传播，然后接收换能器接收，经压电元件变为电能，以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应，而接收换能器则是利用压电效应。超声波流量计换能器的压电元件常做成圆形薄片，沿厚度振动。薄片直径超过厚度的10倍，以保证振动的方向性。压电元件材料多采用锆钛酸铅。为固定压电元件，使超声波以合适角度射入到流体中，需把元件放入声楔中，构成换能器整体（又称探头）。声楔的材料不仅要求强度高、耐老化，而且要求超声波经声楔后能量损失小即透射系数接近1。
常用的声楔材料是有机玻璃，因为它透明，可以观察到声楔中压电元件的组装情况。另外，某些橡胶、塑料及胶木也可作声楔材料。
2、超声波流量计的优缺点
众所周知，目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题，这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难，造价提高、能损加大、安装不紧这些缺点，超声波流量计均可避免。因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流，仪表造价基本上与被测管道口径大小无关，而其它类型的流量计随着口径增加，造价大幅度增加，故口径越大超声波流量计比相同功能其它类型流量计的功能价格比越优越。被认为是较好的大管径流量测量仪表，多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量，故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中，用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量，比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2 cm到5 m，从几米宽的明渠、暗渠到500 m宽的河流都可适用。另外，超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非接触及便携式测量仪表，故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。
另外，鉴于非接触测量特点，再配以合理的电子线路，一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量。超声波流量计的适应能力也是其它仪表不可比拟的。超声波流量计具有上述一些优点因此它越来越受到重视并且向产品系列化、通用化发展，现已制成不同声道的标准型、高温型、防爆型、湿式型仪表以适应不同介质，不同场合和不同管道条件的流量测量。超声波流量计目前所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制，以及高叵卤徊饬魈宕声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200 ℃以下的流体。另外，超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为，一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米，而声波在液体中的传播速度约为1 500 m/s左右，被测流体流速（ 流量）变化带给声速的变化量最大也是10-3数量级.若要求测量流速的准确度为 1% ，则对声速的测量准确度需为10-5～10-6数量级，因此必须有完善的测量线路才能实现，这是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前题下才能得到实际应用的原因。
3、超声波流量计的应用
由于超声波流量计安装和维护方便，精度高（分公司超声波流量计精度为0.5级） ，目前，分公司共有超声波流量计12台，主要做为水的一级计量仪表使用，分别用于余热炉、燃煤、电解泵房等水的计量，陆续投运以来运行情况良好。前期通过超声波流量计的成功应用，不但为分公司的流量计量提供了可靠的数据保障，同时也为分公司日后超声波流量计的安装和维护提供了宝贵的经验。
3.1 超声波流量计安装
超声波流量计的合理安装与正确选型都是关系到流量计能否正常运行的重要因素。由于超声波流量计是一种线速度式流量计，液体的液态对流量计正常运行影响较大，因此正确选择流量计换能器的安装位置和上、下游直管段的距离十分重要。换能器的位置要选择在远离管道弯头、变径、阀门、节流装置的直管段，可以选水平管段或垂直管段（ 必须流体向上流动） ，确保流体满管平稳流动，一般要求上游直管段为10D（ D表示管道直径） ，下游5D。另外要注意换能器尽量避开有变频调速器、电焊机等污染电源的场合。超声波流量计换能器的安装方式也要有一定的要求，不能随意选用。多普勒超声波流量计采用对贴式安装方式，一对换能器对贴的最佳位置应该选择管道的水平方向，避免贴在管道的上、下游侧位置。时差式超声波流量计根据管道可径 大小不同，换能器安装方式有V形、Z形、W形三种形式，通常情况下选用V形标准安装方式； 管径大于400 mm时，采用Z； 小管径采用W形安装方式。选用不同安装方式的共同目的是一样的，即为了使换能器超声波信号强度高，测量稳定性好。
3.2 超声波流量计的维护
与其他各类流量计相比，超声波流量计的维护工作量相对较小，主要工作是定期现场维护巡检，重点检查换能器是否松动，与管道之间的粘合是否良好。对于插入式超声波流量计，要定期清理探头上沉积的杂质、水垢，并检查密封口处有无泄漏现象，对于管道式超声波流量计，要检查流量计与管道之间的法兰连接是否良好，并注意现场温度、湿度和腐蚀性气体对电子部件的影响等。日常维护的另一项工作就是要定期对运行的流量计进行核校，公司配置了一台同类便携式超声波流量计，用来比对现场仪表的测量准确度，同时，当流量波动剧烈时，也可以用来判断区分是来自仪表自身还是生产工艺方面的原因，以便及时处理故障。
超声波流量计范文5
对于新建工程，地区公司间的交接计量随工程设计、建设同步进行。对于已有输气管道，地区公司间的计量交接工程多需要在正在运行中的管道、站场基础上进行改造，新系统对原站场工艺系统的影响和停输的可行性要进行详尽的分析，将影响降到最低，确保向下游供气安全。本文以某交接计量工程为例，分析在地区公司间交接计量工程设计中的几个控制要点，从接人点的选择、设备的适用性分析等方面进行分析论证。
1天然气交接计量工程接人点的选择
根据区域管理界面，计量设施接人点的选择必须保证上下游计量数据交接界面清晰，对站内系统影响最小，充分利用站内现有设施，从而控制工程投资。
交接计量设施设置分为在上游公司站场设置和在下游公司站场设置两种情况。
(1)交接计量设施设置在上游公司站场时，接人点尽量选择在出站总线上，通过计量设备直接读取贸易交接气量，避免多支路计量进行求和的形式，防止多支路误差累计，造成计量精度降低。
(2)交接计量设施设置在下游公司站场时，接人点尽量选择在进站总线上，同样通过计量设备直接读取贸易交接气量，避免多支路误差累计，降低计量精度。
(3)多条干线交汇的枢纽站场，交接计量设施设置位置要经过仔细研究站内工艺流程，进行实地踏勘，理清枢纽站场的联通管道，避免气量重复计量和漏计量情况。
2超声波流量计的适应性
交接计量工程所需计量的天然气量为各输气干线的输气量，气量大、压力高，所以计量设备选择时要在满足计量精度的前提下还要能适应大流量、高压力天然气的计量。
2.1超声波流量计计量原理
贸易交接系统超声流量计采用绝对时间差法气体超声流量计，绝对时间差法准确度高，抗干扰能力强，应用较广泛。
绝对时间差超声波流量计通过测量超声波在逆流和顺流情况下的传输时间，获得各声道天然气的流速和声速!”。逆流和顺流的传输时间表达式为:
2.2 超声波流量计对气质的适应性
管输天然气对超声波流量计计量影响因素主要是天然气中水份、粉末等脏污介质。在天然气流动过程中，这些脏污介质会附着在流量计上、下游管道和超声波探头表面，使流量计的有效内径减小，导致气体流量的测量值较实际值偏高，影响天然气的计量准确度!2l。超声波流量计是利用超声波在液体中传播时所载流体流速的信息来实现流量的测量，具有非接触、高灵敏度的特点，超声波流量计对气质的适应性较强，正常运行时气质内细小杂质对超声波流量计基本无影响，在方案制定前要了解气质资料，一般运行多年的天然气管道内较大的杂质颗粒几乎都被清除掉，以下是收集的某站过滤分离设备排污情况:
2011年6月7日至6月9日的通球记录:三天内，从管道清管收球结束时排污量很少，6月7日收球后排污量为0.178 m3; 6月8日收球后排污量为少量粉尘和油脂;6月9日收球后排污量为黑色粉末状固体0.5 kg
经了解多条输气干线运行多年后，气体过滤分离设备的排污率几乎为0，不存在大块的、硬质地的污物。根据气质分析，上游来气气质适用于超声波流量计测量工况条件，粉末状固体对超声波流量计的影响微乎其微。
2.3 超声波流量计对气量的适应性
作为大流量天然气计量首选的超声波流量计目前最大口径为DN400。计量系统通常有几路并联的流量测量管路组成，每条流量测量管路由上下游截断阀、流量计、上游及下游直管段、流量调整器(整流器)、流量计算机及其他温度、压力计量仪表组成。下面以某设计压力为10.0 MPa的交接计量工程为例，说明计量管路系统配置。
超声波流量计天然气通过流速按20 m/s计算，计算后根据圆整后的口径进行复核，一般设计流速在2022 m/，范围内即可。根据交接气量，某交接计量工程流量计核算见表1。
根据表1，输气干线1采用5路DN400超声波流量计(4用1备)设置，最大流量工况时超声波流量计处流速22.0 m/s，输气干线2采用6路DN400超声波流量计，5用1备设置。当最大流量工况时超声波流量计处流速约20.2 m/s。当在小流量工况时，通过调整超声波流量计运行数量保证单路流速不会过低或过高。
3 锥形过滤器在大口径管道的应用
改造工程施工过程中会出现一些不确定因素，管道的吹扫不到位，可能有焊渣等杂质被遗留在管道内。过滤掉焊渣等施工中遗留的杂质是保证计量设备安全运行的关键。锥形过滤器具有结构简单、安装、拆卸方便等优点，可以在管道上安装，至于管道内部，不占用空间。某交接计量工程中，设计借鉴压缩机进口管道前设置的锥形过滤器，将锥形过滤器引进大口径管道，设置在计量设备前，投产初期可用于过滤管道内的杂质。
3.1 结构特点
交接计量工程管径较大，运行压力较高，锥形过滤器不仅要保证过滤要求，还有适应大口径和高压力的工况，设计锥型过滤器时首先要考虑设备强度和在气流冲击下的稳定性。通过设置加强筋、加强圈保证锥形过滤器的强度，在锥部设置支撑管和支撑片减小其在气流冲击下的晃动，避免设备的疲劳损坏。将锥型改为管状，便于支撑片安装以增强迎气方向的强度。
3.2 设计要点
(1)工艺流程设计时要注意锥形过滤器多为启动初期临时使用，气流方向沿着锥形从大到小的方向流动，杂质和污物便于清理。
(2)工艺设计时锥形过滤器考虑检修可以设置旁通管。
(3)设置差压表，便于检测过滤器是否堵塞。
(4)锥形过滤器需要安装在管路里，前后设置检修拆装用法兰，锥形过滤器人口法兰紧固件选择时要考虑法兰、垫片、锥形过滤器支撑环的厚度，选择合适的螺栓长度。
超声波流量计范文6
关键词：天然气；计量；问题；对策
天然气微机自动计量系统具有更高的测量准确度；它克服了以往流量计采用平均值法计算流量所带来的误差，使流量计算更准确；它避免了双波纹管所存在的一些人为因素的影响；其自动化程度高，功能多，操作简便，节省人力的优点，是一般智能流量计不能具备的。由于天然气微机自动计量系统具有一般的智能流量计所不能具备的优越性。
1 天然气计量的现状
天然气是一种高效、 清洁燃料和优质化工原料，天然气流量计量已经成为天然气工业发展的重要制约因素，是天然气使用中必须解决的一个重要问题。流量计量既是天然气供需双方贸易结算的依据，又是生产部门用气效率的障眼法技术指标。在企业生产和经营管理中流量计量是一项日常进行的重要的技术基础工作。天然气的准确计量不但能公平的贸易结算，而且能改进生产工艺，提高产品质量，降低产品生产成本，确保安全生产，提高经济效益和社会效益。
2 目前天然气计量中存在的问题及产生的原因
我国制定了天然气行业标准《天然气流量的标准孔板计量方法》（SY/6143-1996），规定标准孔板的结构形式、技术要求、节流装置的取压方式、使用方法以及流量计算及其不确定度方面的资料，为天然气流量计量提供了标准依据。但孔板流量计在天然气流量计量中还存在不少问题。
（1）仪器本身产生的误差
a.孔板入口直角锐利度。b.管径尺寸与计算不符。c.孔板厚度误差。d.节流件附件产生台阶、偏心。e.孔板上游端面平度。f.环室尺寸产生台阶、偏心。g.取压位置。h.焊接、焊缝突出。i.取压孔加工不规范或堵塞。j.节流件不同轴度。
（2（安装误差管线布置的偏离，管线布置的偏离造成的安装误差是普遍性的，其产生的主要原因是现场不能满足直管段要求的长度。
（3）工艺的影响
a.孔板弯曲（变形）。b.上游测量管沉积脏物。c.上游端面沉积脏物。d.孔板入口直角边缘变钝，破损。e.雷诺数范围不符合标准规定。f.管道粗糙度影响，管道粗糙度增加，管道粗糙度变化不定。
3 自动计量系统介绍
3.1 系统功能
（1）动态画面显示、窗口操作、参数设置方便。（2）可实时采集、显示天然气的瞬时流量、温度、压力、差压参数以及当日流量、昨日流量、本月流量、上月流量。（3）可查看温度、压力、差压的实时趋势图、并可打印历史趋势图。（4）可浏览、打印生产综合报表，包括各站控系统的数据、高度信息和报警事故信息。（5）实行用户权限管理，不同的操作人员可具有不同权限。（6）可对系统硬件进行自检。（7）计算机关闭时，系统照样可以进行计量。（8）具有标准通信接口，支持 NetBIOS，TCP/IP协议。
3.2 计量原理
本系统采用美国Fisher-RoseMount公司的ROC407控制器（或Floboss 103）和多变量变送器对外输气进行计量。天然气的压力，温度的热电阻信号和天然气流过孔板形成的差压信号由多变量变送器通过RS485协议数字信号远传至ROC407控制器，控制器采用AGA3或AGA8标准对天然气进行计量。各种与计量有关的参数由上位机进行设置，并传送至ROC407（或Floboss103）和多变量变送器。
3.3 自动计量系统特点
该系统一次仪表多变量变送器的精度为±0.075%，温度传感器的误差为A级。天然气的进、出口节流装置均为高级孔板阀，使更换、清洗孔板更为容易、简便。计量点采用标准计量直管段，使计量系统的计量准确度得到提高。为消除冬季天然气中含水蒸汽及其他游离液体冻堵多变量变送器的导压管而产生误差，在高级孔板阀根部和导压管之间增设了分离器。计量点采用标准计量直管段，使计量系统的计量准确度高，并导压使管里的集液不能滞留在导压管内和仪表的正负压室。从根本上消除了因此而产生的计量误差，为确保计量系统流量计算准确、运行正常、传输数据无误，即使在事故状态下亦不能影响天然气的正常计量，在技术上采取了智能长延时UPS作为后备电源、抗雷击电源保护装置，网络打印机等。微机自动计量系统尽量地减少了人为因素。在记录数据和计算流量时都避免了人为干扰。
4 超声波流量计
气体超声流量计是安装在流动气体管道上，通过检测气体流动时对超声束（或超声脉冲）的作用，以测量气体体积流量的仪表。随着我国长距离大口径输气管道的建设和发展，气体超声波流量计因其计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等优于传统型流量计的特点，逐渐在我国天然气管道计量中普及起来。
超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。
超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，另外，鉴于非接触测量特点，再配以合理的电子线路，一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量。超声波流量计的适应能力也是其他仪表不可比拟的。超声波流量计具有上述一些优点，从20世纪90年代开始在天然气工业中得到应用，其优异特性已引起了重视，但它只适用于中大口径，且价格昂贵。另外，超声波流量计需要定期校验，对于偏远地区的用户安装和运输成为限制超声波流量计使用的原因。
5 结束语
自动计量系统最大优越性还体现在可实现数据远传和远程监控。远程终端装置站控系统进行各站场的工艺运行、计量参数、安全监视和控制，并将站场、管线的关键运行参数通过卫星、微波或光纤等通信方式将数据传送至高度控制中心计算机系统，并接受中心主机的操作指令，完成关键设备的过程控制。解决了传统标准孔板节流装置配合双波纹管差压计的流量计量，需要一系列的人工用积算仪对记录卡片曲线求积，以及繁琐的数据计算问题，减轻了计量操作人员的劳动强度，提高了效率。对天然气产销厂来说，能准确计量天然气流量、减少企业之间的计量纠纷，具有一定的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]张建波.天然气计量中存在的问题及对策[J].计量与测试技术，2010（7）.
[2]赵宁.天然气流量计量中一些问题的探讨[J].河北化工，2010（3）.
