郑静

重庆气矿计量检测中心 重庆 400021

在天然气计量方面，气体流量监测和调节是加强天然气行业能源管理、资产管理以及企业在物质交换过程中的决策过程和财务结算过程中的重要基础，在对效率进行评价和分析的过程中，以及在对生产过程进行实时监控的过程中，保证生产活动的稳定安全运行等方面，科学的选用流量计无疑是设计环节的最重要的组成部分之一。科学的流量计必须兼顾准确性、可靠性、可操作性、可维护性，自动化和及时性。

1 超声波气体流量计的工作原理

超声波是高频率的声波，人类可以通过听觉感知到的声波频率范围为（0.02-20）kHz，而超声波的频率在20kHz以上。超声波流量计以测量声波在流动介质中传播时间与流量的关系为原理，由换能器将电能转换为超声波能量，在管道内向逆流和顺流方向传播，其传播时间差与被测气体的平均轴向流速有关，通过传播时间差就可以得出气体的流速，进而计算出气体的流量。再将压力、温度以及气体组分上传到流量计算机中进行修正，即能得出标况下的气体流量（如图1）。

图1 超声波流量计原理图

当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下列表达式

其中

θ为声束与液体流动方向的夹角

M 为声束在液体的直线传播次数

D 为管道内径

Tup 为声束在正方向上的传播时间

Tdown为声束在逆方向上的传播时间