【摘要】超聲波流(liu)量計 是一種常見(jiàn)的天然氣計量設(she)備，主要以某設計(jì)工😘程爲例💞，通過對(dui)超聲波流量計在(zai)天然氣貿易交接(jie)計量中的🐉測量原(yuan)理及方法、安裝條(tiao)件、系統設計以及(jí)實施效果等一系(xi)列應用流☁️程分析(xī)，以此來爲超聲波(bo)流量計在天然氣(qì)貿易交接計量中(zhōng)的有效應🏒用提供(gong)理論依據。
1超聲波(bō)流量計概述
　　超聲(shēng)波流量計是一種(zhǒng)以速度差法爲原(yuán)理所設計🌐的一種(zhǒng)液體流量測量儀(yí)器，其采用了先進(jin)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(yòng)于各類工😄業現場(chang)的環境中，具有計(jì)量方便、準确以及(jí)經濟實惠等多種(zhǒng)優點[1]。從使用功能(neng)🐆和特點來看，超聲(shēng)波流量計利用信(xìn)号數字化的處理(li)技術，可以進一步(bù)确保測量信号的(de)穩定性，提高了測(cè)量的抗幹擾能力(lì)，有利于提高計量(liang)的精度，且超聲波(bo)流量計内的無機(jī)械傳動部件不容(róng)易損壞且不需要(yao)☁️進行後期維護，使(shǐ)用周期長。
2超聲波(bo)流量計在天然氣(qì)貿易交接計量中(zhōng)的應用
2.1超聲波流(liú)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(bō)流量計。目前，市場(chǎng)🍉中常見的超聲👅波(bō)流量計主要包括(kuo)2、4、5以及6聲道技術，2聲(shēng)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(liu)量計的精度可🔆以(yi)準到0.5%，而6聲道流量(liang)計的精度則可以(yi)準到0.25%，多以4和5聲道(dao)流量計的應用相(xiang)對較多，但随着近(jin)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(jiào)好的應用效♻️果。6聲(sheng)道超聲波流量計(jì)主要使用了3個平(ping)面的6個聲道㊙️進行(háng)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(qíng)況下也均可以實(shí)現對流速💰的有效(xiao)測量。
2.2測量原理及(jí)方法
　　從計量原理(lǐ)來看，超聲波流量(liang)計可以使聲脈沖(chòng)在管道内🤞實現逆(nì)流和順流的傳播(bo)，通過對傳播時間(jiān)的測量，以此來計(jì)算🌈出其在工作條(tiáo)件下通過氣體超(chao)聲流量的氣體軸(zhóu)向平均流速和流(liú)量，工作原理見圖(tú)1。

　　圖1所示(shì)爲單聲道超聲波(bo)的工作原理圖，其(qí)中L表示🚶直線傳播(bō)的距離，x表示垂直(zhí)傳播的距離，D則表(biao)示管徑，聲🛀脈沖的(de)傳播時💰間可使用(yòng)以下公式進行計(ji)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(sù)度，c表示聲速，根據(ju)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(xià)：

　　天然氣施工過程(chéng)中的瞬間體積流(liu)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(ran)氣的瞬間體積流(liú)量，π（D/2）2表示管道的橫(héng)截面積，通過對公(gōng)式的進一步轉變(biàn)可以得出qvf的💃計算(suan)公式如下：
　　其中，qvn用(yong)于表示标準參比(bǐ)條件下天然氣産(chǎn)生的瞬間體積流(liu)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(zuo)條件下的絕對靜(jìng)壓力，Tn表示标準參(cān)比條件下🎯産生的(de)熱力學溫度，Tf表示(shi)工作條件下的熱(rè)力學溫度⛱️，Zn表示标(biao)準參比條件下産(chǎn)生的壓縮因子，Zf表(biǎo)示工作條件下的(de)壓縮因子。
2.3安裝條(tiao)件
①安裝溫度：從安(an)裝的溫度條件來(lái)看，溫度計的安裝(zhuāng)應當在-20℃～60℃的環🈲境下(xià)，工作環境應當保(bǎo)證在-40℃～60℃，在實際安裝(zhuang)的過程中，應🏃‍♀️當結(jié)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(chao)聲波流量計時，盡(jin)量避免在振動的(de)環境下安裝，尤其(qi)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(sheng)環境。③注意事項：a超(chāo)聲波信号電✌️纜與(yu)具有強電場以及(jí)強磁場電器設備(bèi)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(ping)蔽的穿🔞金屬保護(hu)管時，二者之間的(de)距離則必須超過(guo)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(yao)埋于凍✊土層下方(fang)；c自動計量系統🌍必(bi)須😍根據工程的實(shí)際情㊙️況，将其設🌈置(zhì)爲保護接地或信(xin)号❓回路接地等接(jie)地💋方式，确保接地(dì)👄方式✏️的可靠性，使(shǐ)接地電阻符合工(gong)程的标準要求；d流(liú)量計或儀表的安(ān)裝必須嚴格按照(zhao)工程的施工标準(zhǔn)，以免出現由于安(an)裝不規範所造成(cheng)的測量誤差；e減少(shǎo)安裝過程中聲學(xue)噪❄️聲對測⁉️量結果(guǒ)或性能産生✍️的影(yǐng)響，盡量将流量計(jì)安裝于調節閥的(de)上遊處，減少其他(tā)噪音對流量計量(liang)結果産生影響，或(huò)通過于下遊管段(duan)安裝彎管的方式(shi)，利用緩沖的氣量(liàng)流速以此來減少(shao)噪音對計量結果(guǒ)産生的影響；f安裝(zhuāng)前仔細檢查流量(liàng)計附💚近是否存🌈在(zài)可能的流動脈動(dong)，并采取相應的措(cuo)施減少脈動對測(ce)量結果産生的影(yǐng)響，減少測量結果(guǒ)的不确定性。
2.4系統(tǒng)設計
　　根據超聲波(bō)流量計的具體測(ce)量方法以及安裝(zhuāng)條件，需要針🤩對超(chāo)聲波流量計、壓力(li)傳感器、溫度傳感(gan)器以及流量計算(suàn)機分别進行系統(tong)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(qi)體超聲波流量計(jì)[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(sòng)管道👌内天然氣貿(mao)易交接量的有效(xiao)測量，其可以通過(guo)對超聲換能器聲(shēng)波信号的有效利(li)用，實現對🌈電路以(yi)及DSP微🔞控制器所組(zu)成信号處理單元(yuán)的有效采集和處(chù)理，并将其轉換爲(wei)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(shu)出的标準信号爲(wei)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(yā)力補償💜中。③溫度傳(chuan)感器：下遊直管段(duan)👉上同時安裝了溫(wēn)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(jiang)其上傳至流量計(ji)算機上，從🌈而用于(yu)壓力補償中❤️。④流量(liàng)計算機：在使用流(liú)量計算機對流量(liang)進行計算時，通常(cháng)會利用串口通信(xìn)或頻率輸入的方(fang)式以☁️此來實現對(duì)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(jí)溫度傳感器所上(shang)傳的相關數據信(xin)息，所有的數據采(cǎi)集以及信号輸送(song)等方式均符合國(guo)家的相關規定，且(qiě)内部的系統軟件(jiàn)具有設計合理性(xing)，計量管理功🔴能齊(qi)全等💃🏻特點，擁有安(an)全的數據庫，且計(ji)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(děng)，具有😍良好的電磁(ci)兼容性。其中，計算(suan)⛱️機的體積💃量運算(suàn)采取了多種氣體(ti)壓縮因子的計算(suàn)方式，且根據🥰不同(tóng)的特定場所均有(yǒu)其所符合的計算(suan)方式。
2.5運行維護
　　運(yùn)行維護作爲确保(bǎo)超聲波流量計穩(wen)定運行的主要工(gong)作環節，針對超聲(shēng)波流量計的維護(hu)主要以《GB/T18604-2014用氣體超(chāo)聲流量計 測量天(tiān)然氣流量》[2]中的運(yùn)行維護和保養要(yào)求進行🥰運行維☀️護(hù)，并定期對超聲波(bō)流量計、溫度傳感(gǎn)器以及壓🙇‍♀️力傳感(gǎn)器等進行統一的(de)維護和保養，針對(dui)不同設備的保養(yang)操作流📐程等進行(háng)詳細的規範，做出(chu)👌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(hang)效果進行分析，結(jie)果從計量準确性(xìng)來看，經過1周的運(yun)行，其所計量的準(zhǔn)确性相對較高，且(qie)在使用的過程中(zhong)并未進行維護，相(xiang)較于傳統的标準(zhǔn)孔闆流量計，超聲(sheng)波流量計❄️發揮出(chu)了更高的計量準(zhun)确性，且不确定因(yin)素相對較少。從計(jì)量的可靠性來看(kan)，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(xing)的計量系統方案(an)，因此💋通過其在流(liu)程區🐪域内于标準(zhun)孔闆流量計的串(chuàn)聯，結果發現超聲(shēng)波流量計所産生(shēng)的誤差明顯低🔴于(yu)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(guo)。
3結語
　　綜上所述，通(tōng)過對超聲波流量(liàng)計在天然氣貿易(yì)交接計量中的應(yīng)用分析，将爲其他(ta)工程内的超聲波(bō)流量計應🔞用提供(gong)有效的♻️理論依據(ju)，從而爲提高我🌈國(guo)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(guang)做出了巨大的貢(gong)獻

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