【摘要】超聲波流(liu)量計 是一種常見(jiàn)的天然氣計量設(shè)備，主要以某設計(jì)工程🏒爲☀️例，通過對(dui)超聲波流量計在(zài)天然氣貿易交接(jie)計量中的測量原(yuan)理及方法、安裝條(tiáo)件、系統設計以及(ji)實施效果等一系(xì)列應用流程分析(xī)，以此來爲超🈲聲波(bō)流量計在天然氣(qi)貿易交接計量中(zhōng)的有效應用提供(gòng)理論依據。
1超聲波(bo)流量計概述
　　超聲(sheng)波流量計是一種(zhong)以速度差法爲原(yuán)理所設計的一種(zhǒng)液體流量測量儀(yi)器，其采用了先進(jìn)的多脈沖技術、信(xìn)号數字化處理技(ji)術以及糾錯技術(shù)，可以被廣泛應用(yong)于各類工業現場(chǎng)💁的環境中，具有計(ji)量方便、準确以及(jí)經濟實惠等多種(zhong)優點[1]。從使用功能(neng)和特點來看，超聲(sheng)波流量計利用信(xin)号數字化的處理(lǐ)技術，可以🈲進一步(bu)确保測量信号的(de)穩定性，提高了測(ce)量的抗幹擾能力(li)，有利于提高計量(liàng)的精度，且📧超聲波(bo)流量計内的無機(jī)械傳動部件不容(rong)易損壞且不需要(yào)進行後期維護，使(shi)用✉️周期長。
2超聲波(bō)流量計在天然氣(qì)貿易交接計量中(zhong)的應用
2.1超聲波流(liu)量計的選擇
　　爲了(le)滿足天然氣貿易(yi)交接計量的精度(du)要求，在對☁️其計😄量(liàng)方式進行選擇時(shí)必須選擇超聲波(bo)流量計👅。目前💁，市場(chǎng)中常💜見的超聲波(bō)流量計主要包括(kuò)2、4、5以及6聲道技術，2聲(sheng)道流量計僅可用(yong)于精度要求爲1%的(de)計量中，4和5聲道流(liú)量計的精度可🤟以(yi)準到0.5%，而6聲道流量(liàng)計的精度則⛷️可以(yǐ)準到0.25%，多以4和5聲道(dao)流量計的應用相(xiàng)對較多，但随着近(jìn)年來6聲道流量計(ji)技術水平的🔴不斷(duàn)提升，其逐漸被廣(guang)泛應用于實際應(ying)用中，并發🚶揮出較(jiao)好的應用效果。6聲(shēng)道超聲波流量計(ji)主要使用了3個平(ping)面的6個聲道進行(hang)測量，在高斯-切比(bi)♊雪夫理論下記性(xìng)排列，即使在不對(dui)稱或者渦流的情(qing)況下也均可以實(shí)現對流速的有效(xiào)測量。
2.2測量原理及(ji)方法
　　從計量原理(lǐ)來看，超聲波流量(liàng)計可以使聲脈沖(chong)在管道内實現逆(nì)流和順流的傳播(bō)，通過對傳播時間(jiān)的測㊙️量，以此來計(ji)算出其在工作條(tiáo)件下通過氣體超(chāo)聲流量的氣🌍體軸(zhou)向平均流速和流(liu)量，工作原理見圖(tu)1。

　　圖1所示(shì)爲單聲道超聲波(bō)的工作原理圖，其(qi)中L表示直🚩線傳播(bō)的距離，x表示垂直(zhi)傳播的距離，D則表(biao)示管徑，聲脈沖的(de)傳播時間可使用(yong)以下公式進行計(jì)算：

　　公式中，t1表示反(fǎn)向傳輸時間，t2表示(shi)正向傳輸時間，v表(biao)示🌈天然氣流體速(su)度，c表示聲速，根據(jù)上述公式進行轉(zhuan)變，可進👅一步得出(chū)天然氣流體速度(dù)和聲速公式如下(xia)：

　　天然氣施工過程(cheng)中的瞬間體積流(liú)量qvf的計算公式👣如(rú)下：
qvf=vπ（D/2）2
　　其中，qvf表示當前(qian)工況條件下天然(rán)氣的瞬間體積流(liu)🔴量💰，π（D/2）2表示管道的橫(heng)截面積，通過對公(gong)式的進一步轉變(bian)可以得出qvf的計算(suàn)公式如下：
　　其中，qvn用(yòng)于表示标準參比(bi)條件下天然氣産(chan)生的瞬間體積流(liú)量，Pn表示标準參比(bǐ)條件下産生的絕(jué)對壓力，Pf表示工作(zuò)條件下的絕對靜(jìng)壓力，Tn表示标準參(can)比💋條件下産生的(de)熱力學溫度，Tf表示(shì)工作條件下的熱(rè)⁉️力學溫度，Zn表示标(biāo)準參比條件下産(chǎn)生的壓縮因子💯，Zf表(biao)示工作條件下的(de)壓縮因子。
2.3安裝條(tiáo)件
①安裝溫度：從安(ān)裝的溫度條件來(lái)看，溫度計的安裝(zhuang)應當在-20℃～60℃的環境下(xia)，工作環境應當保(bao)證在-40℃～60℃，在實際安🈲裝(zhuāng)的過程中，應當結(jie)合具🈚體的施工環(huan)境采取相應的防(fáng)曬或防凍措施。②安(an)🔆裝環境：在安裝超(chāo)聲波流量計時，盡(jin)量避免在振動的(de)環境下安裝，尤其(qí)是可以導緻信号(hao)處理單元等出現(xiàn)共振的環境，同時(shi)也應當避免可能(néng)存⚽在的電器噪聲(shēng)環境。③注意事項🌏：a超(chāo)聲波信号電纜與(yǔ)具💰有強電場以及(ji)強磁場電器設備(bei)與電纜之間的距(jù)離😘必須超過1.5m，若設(she)備或電纜帶有屏(píng)蔽的穿金屬保護(hù)管時，二者之間的(de)距離則必須超過(guò)0.8m；b電纜的鋪設必須(xu)嚴✔️格按照工程的(de)操作規範✌️施工，使(shi)埋地鋪設的深度(dù)必須超過70cm且需要(yào)埋于凍♋土層㊙️下方(fāng)；c自動計量系統必(bi)須根據工程的實(shí)際情況，将其設置(zhi)爲保護接地或信(xìn)号❌回路接地等接(jie)地🌈方式，确保接地(dì)🌂方式的可靠性，使(shi)接地電阻符合工(gōng)🐉程的标準要求；d流(liú)量計或儀表的安(ān)裝必須嚴格按照(zhào)工程的施工标準(zhun)，以免出現由于安(an)裝不規範所造成(chéng)的測量誤差；e減少(shǎo)安裝過程中聲學(xué)噪聲對測量結果(guo)或性能産生的影(ying)響，盡量将流🈲量計(ji)安裝于調節閥的(de)上遊處，減少其他(tā)噪音對流量計量(liàng)結💞果🥰産生影響，或(huò)通過于下遊管段(duàn)安裝彎管的方式(shì)，利用緩沖的氣💔量(liang)流速以此來減少(shao)噪音對計量結果(guo)㊙️産生的影響；f安裝(zhuang)前仔細檢查流量(liang)計附近是否存👅在(zài)可能的流動脈動(dòng)，并采取相應的措(cuò)施減少脈動✍️對測(ce)量結果産生的影(ying)響，減少測量結果(guo)的不确定性。
2.4系統(tǒng)設計
　　根據超聲波(bo)流量計的具體測(ce)量方法以及安裝(zhuang)條件，需⭐要針對🐆超(chao)聲波流量計、壓力(li)傳感器、溫度傳感(gǎn)器以及流❓量計🚶算(suan)機分别進行系統(tǒng)設計，設計方法如(rú)下：①超聲波流量計(ji)：根據工程的基本(běn)要求，所安裝的超(chāo)聲波流量計爲DN250氣(qì)體超聲波流量計(ji)[2]，通過對天然氣貿(mao)易交接計量的計(ji)🥵算，其日均氣量爲(wei)1×106m3，該超聲波流量計(ji)共計包括4個超聲(shēng)波測量聲道，可以(yi)有效實現對輸送(song)管道内天然氣貿(mào)易交接量的有效(xiao)測量🏃，其可以通過(guo)對超聲換能器聲(sheng)波信号的有效利(lì)用，實現對電路以(yǐ)及DSP微控制器所組(zǔ)成信号處🆚理單㊙️元(yuán)的有效采集和處(chu)理，并将其轉換爲(wèi)相應的脈沖輸出(chu)信号。②壓👣力傳感器(qi)：下遊直管段上安(an)裝了壓力傳感器(qi)，主要用于被測氣(qi)體壓力的測量，輸(shū)出的标準信号爲(wèi)4～20mA，利用計算機将其(qi)上傳🚩至流量計算(suàn)機上，從而用于壓(ya)力補償中。③溫度傳(chuan)感器：下遊直管段(duan)上🌈同時安裝了溫(wen)度傳感器，以此來(lai)實現對被測量氣(qì)體溫🚶‍♀️度的測量，與(yǔ)壓力傳感器相同(tong)，均利用計算機📞将(jiāng)其上傳至流量計(ji)算機上，從而用于(yú)壓力補償中。④流量(liang)計算機：在使用⁉️流(liú)量計算機對流量(liang)進行計算時，通常(chang)會利用串口通信(xìn)或頻率輸入的方(fang)式以此來實現對(dui)流量計所統計工(gong)程流量信息的有(you)效采🏃‍♀️集和整合，同(tóng)時也将分别采集(jí)壓力傳感器以及(ji)溫☀️度傳感器所上(shang)傳的相關數據信(xìn)息，所有🌈的數據采(cai)集以及信号輸送(sòng)等方式均符合國(guo)家的相關規定，且(qie)内部的系統軟件(jian)具有設計合理性(xìng)，計量管理功能齊(qi)全等⛷️特點❤️，擁有安(an)全的數據庫，且計(jì)算機的儲存功能(néng)較爲㊙️龐大，可㊙️以有(you)效實現對被測量(liang)各種曆😍史數據的(de)儲存以及相關配(pei)置參數的修改等(deng)，具有良好的電磁(cí)兼容✍️性。其中，計算(suàn)機的體🏃🏻‍♂️積量運算(suan)采取了多種氣體(tǐ)壓縮因子的計算(suan)方式，且根據不同(tóng)💜的特定場所均有(you)其所✉️符合的計算(suàn)方式。
2.5運行維護
　　運(yùn)行維護作爲确保(bao)超聲波流量計穩(wěn)定運行的主要💘工(gong)作🌈環節，針對超聲(sheng)波流量計的維護(hu)主要以《GB/T18604-2014用氣體超(chao)聲流量計 測量天(tiān)然氣流量》[2]中的運(yùn)行維護和保養要(yao)求進行💯運💘行⚽維護(hu)，并定期對超聲波(bo)流量計、溫度傳感(gǎn)器以及壓力傳感(gan)器等進❤️行統一的(de)維護和保養，針對(dui)不同設備的保養(yǎng)操作流程等進行(hang)詳細的規範，做出(chū)明确的規定。
2.6實施(shī)效果
　　根據《GB/T18604-2014用氣體(ti)超聲流量計測量(liang)天然氣流量》中的(de)規定，對超🚩聲波流(liu)量計的實際運行(háng)效果進行分析，結(jié)果從計量準确🏃🏻性(xìng)來🈲看，經過1周的運(yùn)行，其所計量的準(zhun)确性相對較高，且(qiě)在🔴使用的🌈過程中(zhong)并未進行維護，相(xiang)較于傳統的标準(zhun)孔闆流量計，超聲(sheng)波流量計發揮出(chū)了更高的計量準(zhǔn)🌈确性，且不确📞定因(yin)素相對較少。從計(ji)量的可靠性來看(kàn)，由于超聲波流量(liang)計在使用前采取(qǔ)了設計的方式設(shè)定了💜具有針對性(xìng)的🔴計量系統方案(an)，因此⭐通過其在流(liú)程區域内于标準(zhun)孔闆流量計的串(chuan)聯，結果發現㊙️超聲(shēng)波流量計所産生(shēng)的誤差明顯低于(yú)标準✊孔闆流量計(jì)，進🐅一步體現♍出了(le)超聲波流量計的(de)實際應用高效果(guǒ)。
3結語
　　綜上所述，通(tōng)過對超聲波流量(liàng)計在天然氣貿易(yi)交接🍉計量中的應(yīng)用分析，将爲其他(tā)工程内的超聲波(bo)流量🧡計應用提供(gòng)有效的⛹🏻‍♀️理論依據(jù)，從而爲提高我國(guó)的天🙇🏻然氣貿🚶‍♀️易交(jiao)接計量精細化管(guan)🌂理水平産生了積(ji)極的影響，爲超聲(shēng)波流量計日後的(de)廣泛應用和推廣(guǎng)做出了巨大的貢(gòng)獻

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