连建晓

中原油田天然气产销厂 河南 濮阳 457001

引言

目前气体超声流量计作为天然气输送行业的主流计量设备被广泛应用。无论是中、大口径管道气体计量，还要末端小口径的用户气体计量，它在天然气计量输送行业的占比越来越重。气体超声流量计在计量精度、量程比、可靠性、压力损失、通讯连接、维护管理等方面，相比其他类型的计量设备有自己独特的优势。但实际使用中受气质、流态、噪声、压力、温度等多种外部因素影响，使它的测量过程存在声速超差导致计量偏差，声道数据偏离一致性等情况，为确保超声计量系统的准确度、稳定性，需要倾注精力关注它的整体运行状态，尽可能实施有效措施以减少或消除其各级报警，做到测量过程长期有效、准确无误。

1 计量系统初装过程的影响及对策

天然气超声波计量系统包括上下游计量直管段、温度压力测量仪表、在线色谱分析仪等实现计量的全套计量设备和其他设备的组成。大量操作数据表明，缓压操作会提高计量设备的使用寿命，降低设备损坏率达10%左右。计量管路中流量计入口阀压差超过0.1MPa（表压）的地方，应安装一个小口径旁通阀，以促使流量计与相关工艺管道缓慢升压，避免仪器仪表损坏。换能器超声信号易受不稳定流、振动、噪声等因素影响，导致计量系统不准确，现场根据是否带有流动调整器的情况，流量计上游分别需要50D、30D的直管段，流量调整器宜装在流量计上游10D处，流量计的下游直管段至少要5D或10D，尽可能满足计量装置上游端直管段的有效长度、直度、圆度及内壁光洁度[1]。

超声流量计本体及其配件的安装质量，初次配置调试质量，将影响计量的准确性。要加强流量计初次调试过程的检查，系统全面分析流量计使用状态，确认各探头性能指标达到100%，各通道声速差＜0.5m/s，理论声速与实际声速偏差＜±0.2%，各通道信噪比、增益值数据稳定且相近，在相近范围内波动。若流量计有故障报警信息，确认无流量计自身原因产生。

2 温度、压力的影响及对策

压力变送器上电后，要检查压力变送器的零位显示（101.325kPa上下，不超过0.2级或0.5级的最大允许误差范围）。做好检漏，确认相关引压管路、泄气口、连接口无渗漏情况。确认液晶屏参数显示稳定。某输气站供气支路压力变送器，表头突然掉电后10s内自动恢复正常；检查中无法充分证明是仪表内部电路板的问题，只能更换备检的仪表，在后续检定过程与技术监测部门做好仪表监控管理或返厂检查[2]。如表1为GBT－18603中压力测量的准确度要求：

表1 计量系统配套仪表准确度

温度测量较为稳定，但由于有效期外送检拆装中，容易发生密封不到位，保护套管混入脏物等情况，同样会影响计量准确。做好仪表的密封防水及干燥处理，按质更换导致油保持其清洁。某输气站温度变送器校准证书有一组电流值参数最大偏差是0.096mA，按照温度变送器校准温度范围-20℃～80℃输出电流范围4mA～20mA来换算，这个电流值相对应某点的温度误差在0.51℃，这样就超出GBT-18603中A级B级计量站对温度准确度的要求，如果在A级或B级计量站使用，就需要更换允许误差范围内的测温表。如表2是GBT-18603中对温度测量的准确度要求：

表2 计量系统配套仪表准确度

3 气质的影响及对策

超声波流量计与流量计算机在进行工况量转标况量的计算中，要用压缩因子计算，而压缩因子的获得要利用气体组分计算，因此，气质对超声波计量有很重要的影响。标况下的流量按公式（1）计算

被测天然气组分发生改变，相对密度就不同，从而导致Zn／Zf的变化。为确保计量准确，可在计量系统中引入在线色谱分析仪，对输送天然气组分含量进行实时监测上传，再通过SCADA系统对没有色谱分析仪的计量点流量计算机进行自动赋值，分析并及时更新各计量点组分含量，实现精准计量和最大化的经济效益[3]。

某干线冬季运行中由于气质较差，该线某输气站计量点实测声速比理论声速高到3m/s左右，最高时达到6m/s，多组探头性能不足50%，日均300×104Nm3的输量下，输气损耗最高亏气达到3.8×104Nm3/d。若不采取措施，这种情况的输气损耗会持续上升。我们一方面协调上游调整气源供给，另一方面比对在线色谱仪分析结果及整线不同站的赋值时间，同时在输气站内拆卸并清洁计量管段、整流器、流量计及探头等部件，流量计理论与实测立即恢复到1m/s以内。如果现场装有分析小屋，需要做好在线色谱仪的日常检查及维护管理，确保载气、样气的压力、流量在合理范围内，同时确保气路清洁无漏。

尽管受多重外部因素的影响，超声流量计依然以其精度高，可靠性好，抗干扰能力强的优势在天然气计量领域倍受推崇。有关其运行状态的研究不仅于上述内容，复杂的工艺系统环境，多种气质来源混输，集输条件差异，能量计量实施等情况下，超声波流量计的运行监控工作将出现新的考验与探索领域，作为现场监控及使用者，需要密切跟踪这类流量计的运行过程，不断收集并分析测量过程的诊断信息，使监护过程日渐智能化、系统化，以确保天然气计量的准确性、有效性、稳定性。