【摘(zhai)要】超聲(shēng)波流量(liàng)計 是一(yī)種常見(jian)的天然(ran)氣計量(liàng)設備，主(zhu)要以某(mǒu)設計工(gōng)程爲例(lì)，通過對(duì)超聲波(bo)流量計(jì)在天然(ran)氣貿易(yì)交接計(jì)量中的(de)測量原(yuán)理及方(fāng)法、安裝(zhuang)條件、系(xì)統設計(ji)以🈚及實(shi)施效果(guǒ)等一系(xì)列應用(yòng)流🔞程分(fen)析，以此(cǐ)來爲超(chāo)聲波流(liú)量計在(zai)天然氣(qi)貿易交(jiāo)接計量(liàng)中的有(yǒu)效應用(yong)提供理(lǐ)論⛱️依據(jù)。
1超聲波(bo)流量計(ji)概述
　　超(chao)聲波流(liu)量計是(shì)一種以(yǐ)速度差(chà)法爲原(yuan)理所設(she)計的💞一(yī)種液體(ti)流量測(cè)量儀器(qì)，其采用(yòng)了先進(jìn)的多脈(mò)沖技術(shu)、信号數(shù)字化處(chu)理技術(shù)以及糾(jiu)錯技術(shù)，可以被(bèi)廣泛應(yīng)用于各(ge)類工業(yè)現場的(de)環境中(zhōng)，具有計(ji)量🐪方便(biàn)、準确以(yǐ)及經濟(ji)實惠等(děng)多🐕種優(you)點[1]。從使(shǐ)用功能(neng)🌈和特點(dian)來看，超(chao)聲波流(liú)量計利(lì)用信号(hào)數字化(hua)的處理(lǐ)技術，可(kě)以進一(yī)步确保(bao)測量信(xìn)号的穩(wěn)定性，提(ti)高了測(cè)量的抗(kang)幹擾能(neng)力，有利(li)于提高(gāo)計量的(de)精度，且(qiě)超聲波(bō)流量計(jì)内的無(wú)機械傳(chuán)動部件(jian)不👨‍❤️‍👨容易(yì)損壞且(qiě)不需要(yào)進行後(hou)期維㊙️護(hu)，使用周(zhōu)期長。
2超(chao)聲波流(liu)量計在(zài)天然氣(qì)貿易交(jiāo)接計量(liàng)中的應(yīng)用
2.1超聲(sheng)波流量(liang)計的選(xuan)擇
　　爲了(le)滿足天(tian)然氣貿(mao)易交接(jie)計量的(de)精度要(yào)求，在對(dui)其計量(liàng)方式進(jìn)行選擇(zé)時必須(xu)選擇超(chao)聲波流(liu)量計。目(mu)前，市場(chǎng)🔴中常♈見(jiàn)的超聲(shēng)㊙️波流量(liàng)計主要(yao)包括2、4、5以(yi)及6聲道(dào)技術，2聲(shēng)道流量(liàng)計僅可(ke)用于精(jing)度要求(qiú)爲1%的計(ji)量中，4和(he)5聲道流(liu)量計的(de)精度可(ke)以準到(dào)0.5%，而6聲道(dao)流量🐪計(ji)的精度(dù)則可以(yi)準到0.25%，多(duō)以4和5聲(shēng)道流量(liang)計的應(ying)用相對(dui)較多，但(dàn)随着近(jin)年來6聲(sheng)道❓流量(liang)計技術(shu)水平的(de)不斷提(tí)升，其逐(zhú)漸被廣(guang)泛應用(yong)于實際(jì)應用中(zhōng)，并發揮(hui)出較好(hao)的應用(yòng)效♉果。6聲(shēng)道超聲(shēng)波流量(liang)🏒計主要(yao)使用了(le)3個平面(miàn)的6個聲(shēng)道進行(hang)測量，在(zài)高斯-切(qiē)比🧑🏽‍🤝‍🧑🏻雪夫(fu)理論下(xia)記性排(pái)列，即使(shǐ)在不對(dui)稱或者(zhě)渦流的(de)情況下(xia)也均可(ke)以實現(xian)對流速(sù)的有效(xiào)測量。
2.2測(ce)量原理(lǐ)及方法(fa)
　　從計量(liàng)原理來(lai)看，超聲(shēng)波流量(liang)計可以(yǐ)使聲脈(mò)沖在管(guan)⚽道内實(shi)現逆流(liu)和順流(liú)的傳播(bō)，通過對(dui)傳播時(shi)間的測(cè)量，以此(ci)來㊙️計算(suan)出其在(zai)工作條(tiáo)件下通(tong)過氣體(tǐ)💃超聲流(liu)量的氣(qì)體軸向(xiang)🌂平均流(liu)速和流(liu)量，工作(zuò)原理見(jian)圖1。

　　圖1所示(shi)爲單聲(sheng)道超聲(shēng)波的工(gong)作原理(li)圖，其中(zhōng)L表示直(zhí)線🌂傳播(bō)的距離(lí)，x表示垂(chui)直傳播(bō)的距離(li)，D則表示(shi)管徑，聲(sheng)脈沖的(de)傳播時(shí)間可使(shi)用以下(xià)公式進(jin)行計算(suàn)💚：

　　公式中(zhong)，t1表示反(fan)向傳輸(shū)時間，t2表(biǎo)示正向(xiàng)傳輸時(shi)間，v表示(shi)天然氣(qi)流🏃‍♂️體速(sù)度，c表示(shì)聲速，根(gen)據上述(shu)公式進(jìn)行轉變(bian)，可進一(yi)步得出(chū)⚽天然氣(qi)流體速(su)度和聲(sheng)速公式(shi)❓如下：

　　天(tiān)然氣施(shī)工過程(cheng)中的瞬(shun)間體積(ji)流量qvf的(de)計算公(gong)式如下(xià)：
qvf=vπ（D/2）2
　　其中，qvf表(biǎo)示當前(qián)工況條(tiáo)件下天(tian)然氣的(de)瞬間體(tǐ)積流量(liàng)，π（D/2）2表示管(guǎn)道的橫(héng)截面積(ji)，通過對(dui)公式的(de)進一步(bù)轉變可(kě)以得出(chū)qvf的計算(suàn)公式如(ru)下：
　　其中(zhong)，qvn用于表(biao)示标準(zhun)參比條(tiáo)件下天(tiān)然氣産(chǎn)生的瞬(shun)間體積(ji)流量，Pn表(biao)示标準(zhǔn)參比條(tiao)件下産(chan)生的絕(jue)對壓力(lì)，Pf表示工(gong)作條件(jiàn)下的絕(jué)對靜壓(ya)力，Tn表示(shi)标準參(cān)比條件(jiàn)下産生(sheng)的熱力(li)學溫度(du)，Tf表示工(gong)作條件(jiàn)下的熱(rè)力學溫(wēn)度，Zn表示(shì)标準參(cān)比條件(jian)下産生(shēng)的壓縮(suo)因子，Zf表(biǎo)示工作(zuò)條📞件下(xia)的壓縮(suo)因子。
2.3安(an)裝條件(jiàn)
①安裝溫(wēn)度：從安(an)裝的溫(wēn)度條件(jian)來看，溫(wen)度計的(de)安裝應(ying)當在-20℃～60℃的(de)環💔境下(xià)，工作環(huan)境應當(dang)保證在(zài)-40℃～60℃，在實際(jì)安裝的(de)過程中(zhong)，應🏃🏻‍♂️當結(jié)合具體(ti)的施工(gong)環境采(cǎi)取相應(yīng)的防曬(shài)或防凍(dòng)措施。②安(ān)裝環境(jing)：在安裝(zhuāng)超聲波(bō)流量計(ji)時，盡量(liang)避免在(zài)振動的(de)環境下(xia)安裝，尤(yóu)其是可(kě)以導緻(zhì)信号處(chu)理單元(yuán)等出現(xiàn)共振的(de)環境，同(tóng)時也應(ying)當避免(mian)可能🔆存(cun)在的電(dian)器噪聲(sheng)環境。③注(zhù)意事項(xiang)：a超聲波(bo)信号電(diàn)纜與具(jù)有強電(diàn)場以及(jí)強磁場(chang)電器設(shè)備與電(diàn)纜之間(jiān)的距離(lí)必須超(chao)過1.5m，若設(shè)備或電(diàn)纜帶有(yǒu)🛀屏蔽的(de)穿🔴金屬(shu)保護管(guǎn)時，二者(zhě)之間的(de)距離則(zé)必須💞超(chao)過0.8m；b電纜(lan)的鋪設(shè)必須嚴(yán)🌂格按照(zhao)工程的(de)操作規(guī)範施工(gong)，使埋地(dì)鋪設的(de)深度必(bi)須超過(guò)70cm且需要(yao)埋于凍(dong)🏒土層下(xià)方；c自動(dòng)計量系(xì)統必須(xu)根據工(gong)程的實(shi)際情❗況(kuang)，将其設(shè)置爲保(bǎo)護接地(di)或信号(hao)💜回路接(jie)地等接(jie)地方式(shì)，确保接(jiē)地🌈方式(shi)的可靠(kào)性，使接(jie)地電阻(zǔ)符合工(gong)❄️程的标(biao)準要求(qiu)；d流量計(ji)或儀表(biǎo)的安裝(zhuāng)必須嚴(yan)格按照(zhao)工❄️程的(de)施工标(biao)準，以免(miǎn)出現由(you)于安裝(zhuāng)不規範(fàn)所造成(chéng)的測量(liàng)誤差；e減(jian)少安裝(zhuāng)過程中(zhōng)聲學噪(zao)💃聲對測(ce)量結果(guǒ)或性能(neng)産生的(de)影響，盡(jin)量将流(liu)量計安(ān)裝于調(diào)節閥的(de)📧上遊處(chu)，減少其(qí)他噪音(yīn)對流量(liang)計量結(jie)果産生(sheng)影響，或(huo)通過于(yú)下遊管(guan)段安裝(zhuang)彎管的(de)方式，利(lì)用緩沖(chòng)的氣量(liàng)流速以(yǐ)此來減(jian)少噪音(yīn)對計量(liang)結果🈲産(chan)生的影(ying)響；f安裝(zhuang)前仔細(xi)檢查流(liu)量計附(fù)近是否(fou)存☁️在可(ke)能的流(liu)動脈動(dòng)，并采取(qu)相應的(de)措施減(jian)少脈動(dòng)對測量(liàng)結果産(chan)生的影(yǐng)響，減少(shao)測量結(jie)果的不(bú)确定📧性(xing)。
2.4系統設(she)計
　　根據(ju)超聲波(bo)流量計(jì)的具體(ti)測量方(fang)法以及(jí)安裝條(tiao)件，需要(yao)針對超(chao)聲波流(liú)量計、壓(yā)力傳感(gan)器、溫度(du)傳感🆚器(qi)以及流(liu)量計算(suan)機分别(bie)✨進行系(xì)統設計(jì)，設計方(fang)法如下(xia)：①超🈲聲波(bō)流❗量計(ji)：根據工(gong)程的基(jī)本要求(qiu)，所安裝(zhuang)的超聲(sheng)波流量(liàng)計爲DN250氣(qì)體超聲(sheng)波流量(liang)計☀️[2]，通過(guò)對天然(ran)氣貿易(yi)交接計(ji)量的計(jì)算，其日(ri)均氣量(liang)爲1×106m3，該超(chao)聲波流(liu)量計共(gong)計包括(kuo)4個超聲(shēng)波測量(liàng)聲道，可(kě)以有效(xiào)實現對(dui)輸❌送管(guan)道内天(tiān)然氣貿(mào)易交接(jie)量的有(yǒu)效測量(liàng)，其可以(yi)通過對(duì)超聲換(huàn)能器聲(sheng)波信号(hào)的有效(xiào)利用，實(shi)現對電(dian)路以及(ji)DSP微控制(zhi)器所組(zǔ)成信号(hao)處理單(dān)🏒元的有(yǒu)效采集(ji)和處理(lǐ)，并将其(qi)轉換爲(wei)相應的(de)脈沖輸(shu)出信号(hao)。②壓力傳(chuán)感器：下(xià)遊🔞直管(guan)段上安(an)裝了壓(ya)力傳感(gan)器，主要(yao)用于被(bei)測氣體(tǐ)壓🍓力的(de)測量，輸(shū)出的标(biāo)準信号(hao)爲🔱4～20mA，利用(yòng)計算機(jī)将其上(shàng)傳⭕至流(liú)量計算(suàn)機上，從(cóng)而用于(yu)壓力補(bu)償中。③溫(wen)度傳感(gan)器：下遊(yóu)直管段(duàn)上同時(shí)安裝了(le)溫度傳(chuán)感器，以(yi)此來實(shi)現對被(bèi)測量氣(qi)☎️體溫度(dù)的測量(liang)，與壓力(lì)傳感器(qì)相同，均(jun1)利用計(jì)算機将(jiāng)其上傳(chuan)至流量(liang)計算機(jī)上，從而(ér)用于壓(ya)力補償(cháng)中。④流量(liang)計算機(ji)：在使用(yòng)流量計(jì)算機對(dui)流量進(jìn)行計算(suàn)時，通常(chang)會利用(yong)串口通(tōng)信或頻(pin)率輸入(rù)的方式(shì)以此✔️來(lai)實現對(dui)流量計(ji)所統計(jì)工程流(liú)量信息(xī)的有效(xiào)采♋集和(hé)整合，同(tong)時也将(jiāng)分别采(cǎi)集壓力(li)傳感器(qi)以及溫(wen)度傳感(gan)器所上(shàng)傳的相(xiàng)關數據(ju)信息，所(suo)有的數(shu)據采集(jí)以及信(xìn)号輸送(song)等方式(shì)均符合(he)國家的(de)相關規(gui)定，且内(nèi)部的系(xì)統軟件(jian)具有設(she)計合理(li)性，計量(liàng)管理功(gōng)🔞能齊全(quan)等🏒特點(dian)👈，擁有安(ān)全的數(shù)據庫，且(qie)計算機(ji)的儲存(cun)功能較(jiào)爲龐大(dà)，可♌以🛀有(you)效實現(xian)對被測(ce)量各種(zhong)曆🙇‍♀️史數(shu)據的儲(chǔ)存💰以及(jí)相關配(pei)置參數(shù)的修改(gai)等，具有(yǒu)良好的(de)電磁兼(jiān)容性。其(qí)中，計算(suan)機的體(tǐ)積量運(yun)算采取(qǔ)了多種(zhong)氣體壓(ya)縮因子(zǐ)的計算(suan)方式，且(qie)根據✌️不(bu)同✂️的特(tè)定場所(suǒ)均有其(qi)所符合(hé)的計算(suàn)方式。
2.5運(yùn)行維護(hu)
　　運行維(wéi)護作爲(wei)确保超(chāo)聲波流(liu)量計穩(wen)定運行(hang)的主要(yao)工作環(huán)節，針對(dui)超聲波(bō)流量計(jì)的維護(hu)主要以(yi)《GB/T18604-2014用氣體(tǐ)超聲流(liú)量計 測(cè)量天然(ran)氣流量(liang)》[2]中的運(yun)行維護(hu)和保養(yǎng)要求進(jin)行運行(háng)🔴維護☔，并(bing)定期對(dui)超聲波(bō)流量計(jì)、溫度傳(chuan)感器以(yǐ)及壓力(li)傳感器(qì)等進行(hang)統🛀🏻一的(de)維護和(he)保養，針(zhēn)對不🈚同(tóng)設備的(de)保養操(cāo)作流程(chéng)等進行(hang)詳細的(de)規範，做(zuo)出明确(que)的規定(dìng)。
2.6實施效(xiao)果
　　根據(ju)《GB/T18604-2014用氣體(tǐ)超聲流(liu)量計測(cè)量天然(rán)氣流量(liang)》中的規(guī)定，對超(chāo)🌏聲波流(liú)量計的(de)實際運(yun)行效果(guo)進行分(fèn)析，結果(guǒ)從🎯計量(liang)準确性(xing)來看，經(jīng)過1周的(de)運行，其(qí)所計量(liang)的準确(què)性相對(dui)較♍高，且(qie)在🚶使用(yòng)的過程(cheng)中并未(wei)進行維(wéi)護，相較(jiào)于傳統(tǒng)的标準(zhǔn)孔闆流(liú)🏃‍♂️量計，超(chāo)聲波流(liu)量計發(fa)揮出了(le)更高的(de)計量準(zhǔn)确性，且(qiě)不确定(ding)因素相(xiàng)對較少(shǎo)。從計量(liang)的可靠(kao)性來看(kàn)，由♈于超(chao)聲波流(liu)量計在(zai)使用前(qian)采取了(le)設計的(de)方式設(she)定了具(jù)有針對(dui)性的計(jì)🔞量系統(tong)方案，因(yin)此😄通過(guò)其在流(liu)程區域(yù)内于标(biāo)準🎯孔闆(pǎn)流量計(jì)的串聯(lian)，結果發(fā)現超聲(shēng)波流量(liang)計所産(chan)生的誤(wu)差明顯(xiǎn)低于标(biāo)準😍孔闆(pǎn)流量計(ji)，進一步(bu)體現出(chu)了超聲(sheng)波流量(liàng)計的實(shí)際💁應用(yong)高效果(guo)。
3結語
　　綜(zōng)上所述(shu)，通過對(duì)超聲波(bo)流量計(jì)在天然(ran)氣貿易(yi)交🔴接🌂計(jì)量中的(de)應用分(fèn)析，将爲(wei)其他工(gōng)程内的(de)超聲波(bō)流量計(ji)應用提(tí)供有效(xiào)的理論(lun)依據，從(cóng)而爲提(ti)高我國(guo)的天然(rán)氣貿易(yi)交接計(ji)量精細(xi)化管✂️理(li)水平産(chan)生🎯了積(jī)極的影(ying)響，爲超(chāo)聲波流(liú)量計日(ri)後的🥰廣(guǎng)泛應用(yong)和推廣(guǎng)做出了(le)巨大的(de)貢獻

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