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選好一種氣體流量計(jì)不容易。用好一種流量計(jì)也不是一件簡(jiǎn)單的事。我國(guó)于1998年開(kāi)始引進(jìn)時(shí)差法氣體超聲流量計(jì)應(yīng)用于 天然氣流量計(jì)測(cè)量。同時(shí)開(kāi)始對(duì)氣體超聲流量計(jì)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)與研究，并著手參考AGA.NO.9號(hào)報(bào)告《用多聲道超聲流量計(jì)測(cè)量氣體流量》和ISO/TR 12765技術(shù)報(bào)告《用時(shí)差法超聲流量計(jì)測(cè)量封閉管道中的流體流量》，編制了GB/T 18604《用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》標(biāo)準(zhǔn)，到目前該標(biāo)準(zhǔn)已正式發(fā)布實(shí)施，現(xiàn)在氣體超聲流量計(jì)已經(jīng)在天然氣流量計(jì)量中部分使用。
    氣體超聲流量計(jì)價(jià)格昂貴，且大部分為進(jìn)口的流量計(jì)，如何正確的使用與維護(hù)它是我們流量計(jì)量管理中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
 
    安裝環(huán)境
 
    1 環(huán)境溫度
    高寒、高熱環(huán)境既有可能縮短儀表的使用壽命，更有可能損害儀表的測(cè)量性能，因此，任何測(cè)量?jī)x表都會(huì)對(duì)外界環(huán)境溫度的適應(yīng)能力做出自身的具體規(guī)定。根據(jù)AGA.NO.9號(hào)報(bào)告的要求及現(xiàn)有材料、設(shè)備的加工制造水平，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氣體超聲流量計(jì)提出了-25～55℃的使用環(huán)境溫度要求。
    另外，在某些特殊情況下（比如，被測(cè)介質(zhì)與外界環(huán)境之間的溫差較大并且測(cè)試流量較低），為預(yù)防外界環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的附加影響，建議對(duì)儀表及其上下游的測(cè)量管加裝遮雨防曬設(shè)施或者采取必要的隔熱保溫措施。
 
    2 振動(dòng)
    超聲流量計(jì)雖然在出廠前都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)，但是作為一種精密的測(cè)量?jī)x表，如果長(zhǎng)期在靠近振動(dòng)源或具有振動(dòng)的環(huán)境中使用，其測(cè)量性能及壽命都有可能受到嚴(yán)重的影響。因此，*的方法就是遠(yuǎn)離或消除振動(dòng)。
 
    3 電氣噪聲
    超聲流量計(jì)作為一種以微電技術(shù)為基礎(chǔ)的高精度測(cè)量設(shè)備，雖然其本身具有一定的抗外界電磁和電子干擾的能力，但是安裝現(xiàn)場(chǎng)往往復(fù)雜多變，如果不對(duì)使用環(huán)境中的“電氣噪聲”提出要求，那么在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)就有可能由于疏忽將其置于電磁場(chǎng)和電子干擾環(huán)境之中，比如變壓器或固定的無(wú)線通訊場(chǎng)所附近，儀表測(cè)量的準(zhǔn)確性及工作的可靠性就因此可能受到影響。
 
    管道配置
 
    1 對(duì)雙向流測(cè)量場(chǎng)合的管道配置
    所謂“雙向流測(cè)量”就是指使用同一套流量計(jì)實(shí)現(xiàn)被測(cè)介質(zhì)正輸和反輸時(shí)的流量測(cè)量。也就是說(shuō)，這個(gè)時(shí)期正輸時(shí)的儀表上游就是下個(gè)時(shí)期反輸時(shí)的儀表下游。地下儲(chǔ)氣庫(kù)或者目前大中型城市通常用作調(diào)峰手段的儲(chǔ)氣罐就需要這種具有雙向測(cè)量功能的計(jì)量?jī)x表。這正是超聲流量計(jì)獨(dú)到的特點(diǎn)。因此，當(dāng)超聲流量計(jì)應(yīng)用于雙向流測(cè)量場(chǎng)合就必須將其“下游”按“上游”的要求進(jìn)行同等對(duì)待，這也是實(shí)現(xiàn)超聲流量計(jì)雙向、等精度測(cè)量的重要前提。
 
    2 直管段長(zhǎng)度要求
    在天然氣流量測(cè)量過(guò)程中，流量計(jì)上下游阻力件的存在就必然要破壞被測(cè)介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)。相應(yīng)地就會(huì)增大流量測(cè)量的誤差或不確定度，其大小將取決于速度分布畸變的嚴(yán)重程度、變化形式以及流量計(jì)本身對(duì)這種畸變的補(bǔ)償能力。
    為了降低不良流態(tài)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，在流量計(jì)上下游安裝一定長(zhǎng)度的直管段就是一種常見(jiàn)的基本手段。從準(zhǔn)確計(jì)量的角度來(lái)看，上下游直管段長(zhǎng)度越長(zhǎng)改善流量計(jì)測(cè)量性能的效果就越明顯。但是，測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)往往由于受場(chǎng)地、材料供應(yīng)以及建設(shè)施工成本等諸多客觀因素的限制，又期望該長(zhǎng)度越短越好。因此，兼顧這兩方面的愿望并提出Z低限度的直管段長(zhǎng)度要求也是GB/T 18604-2001標(biāo)準(zhǔn)的主要任務(wù)之一。
    為了體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)具有可操作性這一特點(diǎn)，根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)或報(bào)告的建議，同時(shí)也結(jié)合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，另外也參考了部分超聲流量計(jì)生產(chǎn)廠商的意見(jiàn)，在本標(biāo)準(zhǔn)中就嘗試性地給出了一個(gè)有關(guān)超聲流量計(jì)上下游直管段長(zhǎng)度配置的技術(shù)規(guī)定或要求，即：在不需安裝整流器的情況下，多聲道超聲流量計(jì)上游的Z短直管段長(zhǎng)度應(yīng)為10D，下游Z短直管段長(zhǎng)度應(yīng)為5D：如果使用整流器，則整流器的安裝位置及相應(yīng)的配管長(zhǎng)度應(yīng)咨詢生產(chǎn)廠商。基于孔板流量計(jì)也需要被測(cè)介質(zhì)的流態(tài)應(yīng)達(dá)到充分發(fā)展的速度分布這一要求。因此，在GB/T 18604-2001標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)單聲道超聲流量計(jì)的上下游直管段長(zhǎng)度要求及阻力件形式就*等同采用了GB/T 2624-1993相關(guān)規(guī)定.并取其孔徑比β=0.75時(shí)所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。至于“任何其它形式的阻力件”所需的Z短上游直管段數(shù)據(jù)（145D）則來(lái)源于美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API）及美國(guó)天然氣協(xié)會(huì)（AGA）在孔板流量計(jì)方面的實(shí)驗(yàn)研究成果。
    3 對(duì)直管段的質(zhì)量要求
 
    （1）臺(tái)階及凸入物
    在超聲流量計(jì)上下游所要求的Z短直管段長(zhǎng)度范圍內(nèi)出現(xiàn)的任何臺(tái)階及其它凸入物都將引起被測(cè)介質(zhì)流態(tài)的改變，從而增大流量測(cè)量的不確定度（研究資料表明，超聲流量計(jì)上下游附近處如果存在0.01D的臺(tái)階，由此引起的測(cè)量偏差將達(dá)到或超過(guò)0.05%）。但事實(shí)上，只要對(duì)所用配管進(jìn)行認(rèn)真選擇，或者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的管道條件對(duì)制造廠商提出所用超聲流量計(jì)必需達(dá)到的內(nèi)徑要求等手段，就可以避免各連接點(diǎn)臺(tái)階的出現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)直管段與超聲流量計(jì)之間的等徑連接或良好匹配；另外，在施工組裝過(guò)程中，采取將連接的內(nèi)壁焊縫打磨平整或適當(dāng)擴(kuò)大法蘭連接的墊片內(nèi)圈直徑等措施也可以避免凸入物及其它擾動(dòng)性雜物障礙。因此，對(duì)臺(tái)階及凸入物的限制既是必要的，也是可行的。
    （2）內(nèi)表面
    如果在流量計(jì)本體內(nèi)部及其測(cè)量管內(nèi)壁存在著銹蝕、油污或硫化鐵粉等其它附屬物，一方面可能會(huì)改變測(cè)量管道的實(shí)際內(nèi)徑，另一方面又可能會(huì)增大測(cè)量管內(nèi)壁的平均粗糙度。其次也可能會(huì)導(dǎo)致聲波（脈沖信號(hào)）在表體內(nèi)壁反射時(shí)出現(xiàn)發(fā)散和衰減現(xiàn)象。所有這些因素都有可能對(duì)測(cè)量結(jié)果造成嚴(yán)重的影響（ISO/WD17089認(rèn)為，由此造成的測(cè)量偏差有可能超過(guò)1%），因此對(duì)表體及測(cè)量管內(nèi)表面提出要求和限制也是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)量的基本前提之一（基于前述分析，GB/T 18604-2001用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氣體過(guò)濾也提出了相應(yīng)要求）。
 
    4 溫度計(jì)安裝
 
    溫度計(jì)的安裝應(yīng)主要考慮如下三點(diǎn)：
    （1）感溫元件應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度，以保證被測(cè)介質(zhì)與測(cè)溫元件之間有充分的接觸面積；
    （2）對(duì)流態(tài)造成的影響盡可能地?。?br />    （3）在正常的測(cè)量過(guò)程中不會(huì)因氣流沖刷等原因引起感溫元件的折斷或其它機(jī)械損傷。
    因此結(jié)合上述分析并參考了孔板流量計(jì)及AGA NO.9號(hào)報(bào)告的相關(guān)規(guī)定，提出了本標(biāo)準(zhǔn)就溫度計(jì)安裝方面的具體要求。
 
    5 聲學(xué)噪聲干擾
 
    超聲流量計(jì)是一種以聲學(xué)原理為基礎(chǔ)的測(cè)量?jī)x表，因此現(xiàn)有的超聲流量計(jì)對(duì)于噪聲，特別是對(duì)來(lái)源于被測(cè)介質(zhì)內(nèi)部由于高速度、大壓差等減壓設(shè)備造成的超高頻噪聲尤為敏感（關(guān)于閥門噪聲的估算方法可參見(jiàn)ISO/WD17089附錄A中的有關(guān)內(nèi)容），從而影響到該種流量計(jì)的正常運(yùn)行。因此，為了確保超聲流量計(jì)的正常工作，Z為有效的方法就是遠(yuǎn)離噪聲源或咨詢制造廠家（有研究資料表明，在流量計(jì)與噪聲源之間加裝一個(gè)U型彎管或直角彎頭可以消除或減弱這方面的影響，但是這一觀點(diǎn)尚未得到有關(guān)機(jī)構(gòu)或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)可）。
 
    6 整流器的作用
 
    一般來(lái)說(shuō)，安裝整流器可以在一定程度上改善超聲流量計(jì)上下游的測(cè)量條件，因此也有助于提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，尤其是對(duì)單聲道超聲流量計(jì)而言。其效果可能會(huì)更為明顯。但是，如果整流器造型不當(dāng)、加工質(zhì)量不高，或者安裝及使用維護(hù)不妥。又有可能增大測(cè)量偏差而造成事與愿違的后果。
    因此，在超聲流量計(jì)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)及安裝過(guò)程中，必須具體問(wèn)題、具體分析。也就是說(shuō)，應(yīng)當(dāng)針對(duì)所選流量計(jì)的種類、上游流態(tài)的畸變形式、嚴(yán)重程度以及對(duì)流量測(cè)量準(zhǔn)確性要求的高低來(lái)決定是否安裝那種形式的整流器。
 
    7 流量計(jì)的安裝方式
    從理論上講，氣體超聲流量計(jì)可以采用水平、垂直和傾斜等任意安裝方式，并且可以沿表體管道邊軸線作任意旋轉(zhuǎn)。但是，在實(shí)際的安裝過(guò)程中應(yīng)當(dāng)主要考慮到以下三個(gè)方面的因素；
    （1）流量計(jì)（特別是其中的超聲換能器）是否便于檢測(cè)和維修；
    （2）超聲換能器是否易受氣流中雜質(zhì)和積液的影響；
    （3）時(shí)至目前，任意安裝方式是否可實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格意義上的*等精度測(cè)量尚未得到充分的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
    因此，GB/T 18604-2001用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量標(biāo)準(zhǔn)推薦采用水平安裝這種常規(guī)方式。
    現(xiàn)場(chǎng)使用、維護(hù)及管理
 
    1 一般操作
 
    由于超聲流量計(jì)本身存在的種類差別以及生產(chǎn)廠家的差別，因此具體的操作程序或方法應(yīng)根據(jù)廠家的建議或說(shuō)明書(shū)要求的方法進(jìn)行。
 
    2 定期檢測(cè)
 
    定期檢測(cè)是提前預(yù)防和及時(shí)消除儀表故障的有效手段。如果定期檢測(cè)的周期定的太長(zhǎng)，那么有些問(wèn)題就有可能得不到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理；如果該周期定的過(guò)短，那么一方面會(huì)增加現(xiàn)場(chǎng)操作人員的工作難度，另一方面也有可能破壞部分機(jī)械及電子元件的原始性能（如密封性），甚至還可能人為增加中斷正常計(jì)量的故障時(shí)間。
    因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況及制造廠家的建議來(lái)確定一個(gè)合理的定期檢測(cè)的時(shí)間跨度。
    至于定期檢測(cè)的內(nèi)容及方法則應(yīng)根據(jù)GB/T 18604-2001用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中第8.3款～9.2款的要求進(jìn)行。這里需要重點(diǎn)說(shuō)明的是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)于零流量測(cè)試檢查應(yīng)當(dāng)注意的幾個(gè)問(wèn)題（在GB/T 18604-2001用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)附錄A中給出了該項(xiàng)工作詳細(xì)的操作步驟）。
    部分生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)由于難以將流量計(jì)從工藝管線上進(jìn)行拆、裝，對(duì)這種情況下的零流量測(cè)試檢查，可以在*關(guān)斷上下游閥門的情況下進(jìn)行。但是又必須同時(shí)保證；
 
    （1）所用閥門必須具備靈活的啟閉特性和良好的關(guān)斷性能。關(guān)斷后的上下游閥門之間不得出現(xiàn)任何內(nèi)漏和外漏現(xiàn)象；
    （2）為避免表體及管道內(nèi)部流體的對(duì)流現(xiàn)象發(fā)生，介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度之差不宜過(guò)大，否則應(yīng)采取隔熱或保溫措施；
    （3）在整修測(cè)試過(guò)程中，壓力及溫度應(yīng)當(dāng)保持穩(wěn)定，并且其測(cè)量不確定度應(yīng)當(dāng)控制在Δp≤0.1%、δT≤0.2；
    （4）附近管道由于氣體流動(dòng)或其它機(jī)械振動(dòng)對(duì)零流量測(cè)試檢查所帶來(lái)的負(fù)面影響應(yīng)盡可能控制在較小的范圍。
 
   3 檢測(cè)報(bào)告
    現(xiàn)場(chǎng)檢查或測(cè)試的Z終目的是要讓超聲流量計(jì)的管理者或使用者對(duì)該種設(shè)備的運(yùn)行情況及性能有一個(gè)全過(guò)程、的全面了解和認(rèn)識(shí)。因此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查測(cè)試的具體情況出具正式的書(shū)面報(bào)告也就很有必要。報(bào)告的具體格式和內(nèi)容一方面可參考GB/T 18604-2001用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)第9.2款的要求，另一方面也可根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)或作適當(dāng)增刪。
 
    結(jié)束語(yǔ)
 
    氣體超聲流量計(jì)測(cè)量原理簡(jiǎn)單，但測(cè)量理論并不簡(jiǎn)單，它是與現(xiàn)代電子積分和計(jì)算技術(shù)相結(jié)合的高科技產(chǎn)品。自從1986年*臺(tái)時(shí)差氣體超聲流量計(jì)應(yīng)用于 天然氣流量計(jì)量以來(lái)，一直得到人們的推崇。由于當(dāng)時(shí)天然氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置不能滿足對(duì)高壓、大流量氣體超聲流量計(jì)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)和研究，在一定程度上限制了它的使用。隨著北美三大天然氣流量標(biāo)定裝置（GRT/TCC和CEEI）的建成和投產(chǎn)，加速了對(duì)高壓大流量氣體超聲流量計(jì)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)和研究，同時(shí)促進(jìn)了氣體超聲流量計(jì)在天然氣流量計(jì)量中的應(yīng)用，國(guó)家現(xiàn)在對(duì)GB/T 18604用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了實(shí)施，這也說(shuō)明了對(duì)用超聲流量計(jì)計(jì)量天然氣的認(rèn)可與規(guī)范。

本文來(lái)自：蒸汽流量計(jì)      

          天然氣流量計(jì)