摘要:超聲流量計(jì)前置管段主要起到穩(wěn)定氣流的作用，利于超聲流量計(jì)更準(zhǔn)確的計(jì)量、但是如果超聲流量計(jì)直管段臟污，導(dǎo)致流態(tài)的變化，則不能保證流量計(jì)準(zhǔn)確的計(jì)量本文介紹了氣體超聲流量計(jì)前直管段的作用，以及直管段臟污對計(jì)量的影響，對進(jìn)一步研究超聲流量計(jì)的準(zhǔn)確計(jì)量具有一定參考意義。
    1、概述：
    隨著我國天然氣工業(yè)的蓬勃發(fā)展國內(nèi)及跨國天然氣管道大規(guī)模建設(shè)浮充量計(jì)的需求迅速增長多聲道氣體超聲流量計(jì)因其精度高、重復(fù)性好、量程大、無壓損、無可動(dòng)部件、維護(hù)簡便、部件不易老化、可長期穩(wěn)定運(yùn)行等諸多優(yōu)勢逐漸成為我國中高壓天然氣管道貿(mào)易計(jì)量的主要流量計(jì)廣泛用于我國天然氣計(jì)量的超聲流量計(jì)以傳播時(shí)間差法為原理并經(jīng)過技術(shù)發(fā)展基本都具備自診斷功能并保留報(bào)警記錄然而超聲流量計(jì)，作為現(xiàn)代電子技術(shù)和聲學(xué)技術(shù)相結(jié)合的高科技產(chǎn)品河通過對其一系列特性參數(shù)的診斷分析來判斷其運(yùn)行狀態(tài)和計(jì)量性能2007年修訂的AGA Nag報(bào)告第2版提出了影響超聲流量計(jì)運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)、明確了為保證其計(jì)量性能需滿足的一些指標(biāo)」J G 1030- 2007可超聲流量計(jì)加檢定規(guī)程參考國外的通常做法結(jié)合國內(nèi)實(shí)際情況池引入了使用中檢驗(yàn)的理念對檢定周期和檢定方法進(jìn)行了改革規(guī)定了若每年都在現(xiàn)場對超聲流量計(jì)進(jìn)行使用中檢驗(yàn)超聲流量計(jì)的檢定周期可從2年延長至6年但該規(guī)程并沒有詳細(xì)給出使用中檢驗(yàn)的池沒有給出對檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的具體處理方法使用中檢驗(yàn)的方法由法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)選擇。
    隨著超聲流量計(jì)的在線監(jiān)測手段不斷完善使超聲流量計(jì)通過在線診斷實(shí)現(xiàn)使用中檢驗(yàn)在技術(shù)上成為可行聲速檢驗(yàn)則是***為經(jīng)濟(jì)的使用中檢驗(yàn)手段開展現(xiàn)場流量計(jì)聲速檢驗(yàn)必將有效減少流量計(jì)檢定的花費(fèi)既節(jié)約生產(chǎn)成本也減輕檢定機(jī)構(gòu)的檢定壓力但是流量計(jì)直管段臟污導(dǎo)致流量計(jì)在使用中檢驗(yàn)的某些數(shù)據(jù)不能通過而導(dǎo)致該臺(tái)流量計(jì)聲速檢驗(yàn)未通過,超聲速檢驗(yàn)的作用完全不能發(fā)揮出來同時(shí)會(huì)影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。
    2、傳播時(shí)間差法超聲流量計(jì)的測量原理：
    超聲流量計(jì)以測量聲波在流動(dòng)介質(zhì)中傳播時(shí)間和流量的關(guān)系為原理通常認(rèn)為聲波在流體中的實(shí)際傳播速度是有介質(zhì)靜止?fàn)顟B(tài)下聲波的傳播速度和流體軸向平均流速V,在聲波傳播方向上的分量組成按圖1所示.流和逆流傳播時(shí)間與各量之間的關(guān)系是：

    對于多聲道超聲流量計(jì)將每個(gè)聲道測得的氣體流速v; a 1 Z，…k ;J用數(shù)學(xué)的函數(shù)關(guān)系聯(lián)合起來河得到管道平均流速的估計(jì)值v乘以過流截面積A即可得到體積流量qV的表達(dá)式:
qv=Av其中:

    3、聲速檢驗(yàn)法考察內(nèi)容：
    聲速檢驗(yàn)法并不是簡單地測量聲速值與理論聲速值偏差小到一定范圍就能完全判定流量計(jì)是否正常工作而是對超聲流量計(jì)進(jìn)行全面檢查的方法其中有多項(xiàng)參考指標(biāo)其中包括: 
   3.1、檢查超聲流量計(jì)自診斷參數(shù)，主要包括:各聲道測量聲速差、信噪比、增益值、接收率、流速剖面系數(shù)、對稱性、漩渦角等保證超聲流量計(jì)各電子部件工作正常、表體內(nèi)壁和換能器表面潔凈、消除噪音、氣體流動(dòng)穩(wěn)定、流態(tài)良好等。
   3.2、檢查超聲流量計(jì)配套的組分測量設(shè)備、壓力測量儀表和溫度測量儀表使其滿足準(zhǔn)確度要求并工作正常    3.3檢查超聲流量計(jì)聲速偏差(各聲道測量聲速的平均值與理論聲速的偏差,E )、各聲道測量聲速與平均聲速的偏差(Ek)、各聲道測量***大聲速差(E動(dòng)AGA Nag報(bào)告要求「<0.2% , E<0.5rrs。
    由此獲得的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)過一定處理后再對比相關(guān)指標(biāo)加都能滿足則判斷超聲流量計(jì)計(jì)量性能滿足要求無需進(jìn)行實(shí)流檢定河以延長檢定周期。
    4、流量計(jì)直管段臟污對聲速檢驗(yàn)法的影響：
    超聲流量計(jì)對直管段的要求是比較高的超聲流量計(jì)的根本原理是利用成熟的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算進(jìn)而準(zhǔn)確測量而其進(jìn)行準(zhǔn)確測量的前提是流體在通過流量計(jì)時(shí)必須形成典型的流速分布(層流流速分布和湍流流速分布)而當(dāng)流體經(jīng)過彎頭、三通、閥門等阻流件時(shí)流速分布會(huì)發(fā)生畸變和產(chǎn)生旋渦這種情況下的流速在管道的任何一截面都是不同和隨時(shí)變化的道管段的作用就是將這些發(fā)生畸變和產(chǎn)生漩渦的流體變成典型流速分布特證超聲流量計(jì)的準(zhǔn)確計(jì)量。
    氣體在管道中流動(dòng)由于管壁的摩擦靠近管壁部分的流速較低靠近圓心的流速較高將流速簡化為三個(gè)區(qū)域加圖2所示。
從管道橫截面可以看到如圖3所示的氣體流速分布    如圖4超聲流量計(jì)通過在界面上的四個(gè)不同位置分別測量管道內(nèi)不同位置的流速并通過權(quán)重因子算出平均流速    其中剖面系數(shù)是使用中檢驗(yàn)很重要的參數(shù)之一.面系數(shù)的算法如下:

    天然氣內(nèi)含有雜質(zhì)是不可避免的，即使經(jīng)過層層過濾稍大點(diǎn)的雜質(zhì)均被過濾掉了但是小的雜質(zhì)依然會(huì)存在經(jīng)過多年運(yùn)行管道內(nèi)壁附著雜質(zhì)是必然的而流量計(jì)直管段的臟污導(dǎo)致管壁的光滑度受到嚴(yán)重影響在臟污情況下靠近管壁的氣體的流速會(huì)受到明顯影響因?yàn)樽枇ψ兇蠖魉僮兟拷鼒A心位置的氣體流速受到的影響則微乎其微技照公式(6)的算法所以剖面系數(shù)在流量計(jì)直管段臟污后會(huì)明顯變大。
    則不符合則聲速檢驗(yàn)無法通過另一方面因?yàn)樾枰罅康膽?yīng)用數(shù)據(jù)積累和分析所以這需要管道運(yùn)行單位、流量計(jì)檢定機(jī)構(gòu)和流量計(jì)制造商共同研究探索。
    5、結(jié)論及建議：
    直管段的臟污，直管段內(nèi)壁光滑度受到影響其流態(tài)的穩(wěn)定性也必然受到影響,不能給流量計(jì)計(jì)量創(chuàng)造***佳的計(jì)量環(huán)境必然影響計(jì)量的準(zhǔn)確性所以聲速檢驗(yàn)法對剖面系數(shù)有明確要求超過一定范圍則聲速檢驗(yàn)不能通過需要重新送檢但是流量計(jì)的剖面系數(shù)偏大僅是因?yàn)橹惫芏蔚呐K污造成，即是流量計(jì)重新送檢在實(shí)驗(yàn)室流量計(jì)檢定合格但是安裝到現(xiàn)場后還會(huì)因?yàn)槠拭嫦禂?shù)的偏大導(dǎo)致流量計(jì)聲速檢驗(yàn)不合格所以需要根據(jù)通過直管段天然氣的臟污程度及運(yùn)行時(shí)間長短定期對流量計(jì)直管段進(jìn)行清洗保證通過流量計(jì)的流體形成典型的流速分布，才能保證計(jì)量的準(zhǔn)確性，同時(shí)使其聲速檢驗(yàn)通過延長其檢定周期，有效減少流量計(jì)檢定的花費(fèi)既節(jié)約生產(chǎn)成本也減輕檢定機(jī)構(gòu)的檢定壓力。