气体超声波流量计在贸易计量中的应用

王勤梅　金河　邱国胜

摘 要：普光天然气净化厂产品气外输计量采用高级超声波流量计计量，是中原油田在天然气外销贸易计量中首次使用超声波流量计。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，精度高、无压损、能耗低、结实耐用、维护少。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。

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/j.cnki.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，分析的結果以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》.

[5]SY/T6143-2004《用标准孔板流量计测量天然气流量》.

[6]GB/T13610-2003《天然气的组成分析气相色谱法》.