超声波气体流量计在京邯管线的应用

　　天然气从油田开采到进入管道输送，再到交付用户使用，这一过程是连续不断的，且以天然气计量作为贸易结算的凭证。天然气计量是否准确直接影响管道运营企业的经济利益，所以天然气的贸易计量精度显得格外重要。

　　京邯输气管线全长400多km，年设计输量为巧亿耐。为了尽可能提高计量精度，共选用了6台荷兰Instromet公司的精度为0.5级的Q.soNIe一55声道气体超声流量计用于高压、大流量的贸易计量。通过实际应用，测量效果很好，贸易输差控制在土2%之内。

　　1超声波流t计测t系统

　　Instr。met公司的Q.soNle一55超声流量计的结构主要分为两大部分:流量计主体(由预先加工好的测量管构成，在主体上安装有传感器)、信号处理单元(它装在一个防爆的密封箱中)。

　　1.1超声流量计的测量原理

　　从20世纪50年代应用超声波技术进行计量到现在已经有数十年的历史了，所依据的计量方法也经历了声环法、连续波频移法、模拟式传输时间差法、数字式绝对传输时间法。Q.s0Mc一5s采用的是数字式绝对传输时间法。

　　数字式绝对传输时间法的工作原理是利用声脉冲在管线内部分别向顺流和逆流沿斜线方向传播，测量出各自的传输时间，沿顺流和逆流方向的时间差值与气体介质的轴向平均流速有关，通过数值计算技术即可求出气体介质在管道内的轴向平均流速和流量。

　　影响超声波流量计测量精度的主要因素是现场流动状态的速度分布和涡流。解决上述问题的主要方法是进行多声道配置、设计合理的声道结构、声道配置 方式，努力克服速度分布不对称、涡流等复杂流态对测量精度的影响。Instromet公司的气体超声流量计在声道布置上采用了专利的声道布置技 术，Q.soMc一5s超声波流量计包括两个具有二次反射的声道和三个具有单反射的声道，如图1所示。

　　其中两个双反射声道分别定位成顺时针和逆时针方式，从而使流量计不仅能检测流量，还能检测流体中的涡流强度。这种配置的优越性在于:组成了一个 独特的具有封闭空间的超声通道网络，从而确保对管道的整个横截面都能进行分析。不仅是对流速，而且还对涡流与流速分布等因素进行了考虑;这种测量对于流量 计本身相对于管道的走向不敏感;单反射及双反射的应用使声程增加一至二倍，使Instromet的气体超声流量计在同管径下的计量偏差减小一半。

　　1.2超声流t计测且系统组成

　　京邯管线每台超声流量计配有一台793一4W型流量计算机。这种流量计算机采用32位微处理器，其精度小于等于0.1%。具有数据处理、数据归 档、数据储存和保护功能，能够按照AGAS号报告和SGERG标准计算压缩因子，并通过RS485/RS232接口与外部进行通信。此外，还具有两个独特 的功能:具有AGC自动增益控制功能，使气体超声波流量计在低压、高流速、脏污气体的环境下能正常工作，并能显示每一个声道的AGC值的平均值和最大值， 以百分数的形式显示数据的正确率;能从智能压力和温度变送器按照HART协议接收数字信号，而不使用4一20mA信号，进一步提高系统精度。