摘要:爲确(què)保(bǎo)高壓(yā)天然氣流(liú)量計 在(zài)檢(jiǎn)定周期性(xìng)能的穩定(dìng)可靠(kào)，需要定期(qī)對在用流量計進行核查測試(shì)，使用(yòng)中檢驗隻能作爲一種輔(fǔ)助手段(duàn)确認流(liú)量計的(de)工作狀(zhuàng)态，但無法(fǎ)确認(rèn)流量計精(jīng)度是否發(fā)生變(biàn)化，在線比(bǐ)對受現場(chǎng)條件限制實時(shí)較爲(wèi)困難，文章(zhāng)從比對(duì)流量計(jì)選型、軟件(jiàn)配備、實施方法幾個(gè)方面結合現場(chǎng)實際，提(tí)出一種(zhǒng)可适用(yòng)現場的在線(xiàn)實流比對(duì)方法。
1概(gài)述
　　随着(zhe)天然氣工業的(de)發展，天然氣貿易量(liàng)與(yǔ)日(rì)俱增(zēng)，經濟全球(qiú)化的推進，我國(guó)天然(rán)氣貿易交接計(jì)量越來越多，天(tiān)然氣計量(liàng)的準(zhǔn)确可靠性愈來愈受(shòu)到(dào)關注，已(yǐ)關系(xì)到(dào)國(guó)計民(mín)生。天然氣(qì)易燃(rán)、易爆、可壓縮、組分複雜等(děng)特性，導(dǎo)緻天然(rán)氣計(jì)量成爲全(quán)球計(jì)量學領(lǐng)域中的(de)難點，爲(wèi)了(le)提高(gāo)天然氣(qì)計量正(zhèng)确率(lǜ)，确保(bǎo)計量(liàng)準确(què)可靠，按照(zhào)《計量法》要求需定期對天然氣(qì)流量(liàng)計進(jìn)行檢(jiǎn)定和(hé)校準［1－2］，确保(bǎo)流量計的(de)準确可靠。
　　按(àn)照(zhào)流量(liàng)計檢定(dìng)規程［3－4］的(de)要求，現場在用(yòng)的流量計(jì)檢定(dìng)周期一般爲2年(nián)，由于(yú)流量計使(shǐ)用條件(jiàn)較爲複(fú)雜，影響流量計的因素多(duō)，在檢(jiǎn)定周期内流量(liàng)計的性能可能(néng)會發(fā)生變化，影響買(mǎi)賣雙方貿(mào)易計量的(de)公平(píng)，所以(yǐ)需(xū)要定(dìng)期(qī)對檢定周期内的流量(liàng)計(jì)進行(háng)在線核(hé)查(chá)，确認(rèn)流量計工(gōng)作性(xìng)能及精(jīng)度，目前(qián)主要核查(chá)方式有超聲(shēng)流量計(jì)的使用(yòng)中(zhōng)檢驗(yàn)和流量計(jì)比對(duì)。
2流量(liàng)計在(zài)線(xiàn)核查方案分(fèn)析
2.1利(lì)用超(chāo)聲流量計(jì)診斷(duàn)軟件進行(háng)使用中檢(jiǎn)驗
　　随(suí)着 超(chāo)聲(shēng)流量計(jì) 計量(liàng)技術(shù)的不(bú)斷發展，目(mù)前在用超(chāo)聲流量計(jì)的廠家均(jun1)配備(bèi)使用中(zhōng)檢驗的(de)配套軟件(jiàn)，按照國家标準gb/t30500—2014《氣體(tǐ)超聲流量(liàng)計使(shǐ)用(yòng)中(zhōng)檢驗聲速(sù)檢驗(yàn)法》［5］對超聲(shēng)流量計的聲速(sù)、信号(hào)質量、增益、信噪(zào)比、流速系(xì)數5個參數進行診斷，通過這些(xiē)參數的監(jiān)測，可(kě)分析(xī)流量計的(de)性能(néng)，确認流量計的工作狀态(tài)。這些參數(shù)的(de)組(zǔ)合可作爲形成(chéng)專用監測系統(tǒng)的基(jī)礎。有關自診斷信息(xī)分析(xī)方法(fǎ)的示例(lì)如表1所示(shì)。

　　流量計(jì)的使用中檢驗可分析(xī)流量計的工作狀态，确(què)保在(zài)用流量計的性(xìng)能正(zhèng)常，但(dàn)是，流量計(jì)的各(gè)項分析參(cān)數正(zhèng)常并不(bú)能确認(rèn)計量的精度一(yī)定好(hǎo)，僅能作爲(wèi)一種輔助手段進行參(cān)考(kǎo)，同時由于(yú) 渦(wō)輪流量(liàng)計 是(shì)機(jī)械原件(jiàn)，無(wú)法對渦(wō)輪流(liú)量計進行診斷(duàn)，進而判斷(duàn)渦輪(lún)流量計的(de)性能(néng)。
2.2通過流量計比對方(fāng)法進行核(hé)查
　　流量(liàng)計比(bǐ)對是選(xuǎn)用2台(tái)流量(liàng)計串聯(lián)安裝或者通過流程切(qiē)換使2台流量計串聯的方式進(jìn)行測試，比(bǐ)較2台(tái)流量計(jì)相(xiàng)同時(shí)間段内的(de)累計(jì)流量(liàng)值(zhí)，進而分(fèn)析流量計的計量性(xìng)能(néng)，如圖1所(suǒ)示。
通過定期比(bǐ)較2台流量計流(liú)量偏差，确保在(zài)檢定周期内(nèi)流量計的偏(piān)差在檢定規程允許的範圍内(nèi)，該種(zhǒng)方法可使用所(suǒ)有類(lèi)型流量計，較使(shǐ)用中檢驗(yàn)可更直(zhí)接反映(yìng)流量(liàng)計計量的正(zhèng)确(què)率。
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3流量計(jì)在(zài)線比(bǐ)對核(hé)查技術路(lù)線
　　流(liú)量計在線(xiàn)比對(duì)較使用(yòng)中(zhōng)檢驗(yàn)有較(jiào)大的優勢，但(dàn)是受現(xiàn)場流程(chéng)條件限制，實施起來難(nán)度較(jiào)大。流量(liàng)計(jì)對上(shàng)下(xià)遊(yóu)直管(guǎn)段要求(qiú)較爲嚴(yán)格，由(yóu)于(yú)大多數場站的設計局(jú)限，現場無法再串聯(lián)安裝1台流量計，同時反複(fú)的拆(chāi)裝也會影(yǐng)響現場實(shí)際生(shēng)産供(gòng)氣，需要投入大量(liàng)的人力(lì)物力，爲了(le)解決(jué)這一(yī)技術(shù)難題(tí)，可(kě)通(tōng)過(guò)以下技(jì)術路線進行流(liú)量計(jì)比對。
3.1比對流量(liàng)計的選取(qǔ)
　　通過(guò)不同類型(xíng)流量計的性能分析，可選用(yòng)一(yī)台便于安(ān)裝，不(bú)需要拆裝直管(guǎn)段的外夾式超聲流量計作爲(wèi)比對參考(kǎo)流量計，如圖2所示。圖2所示。

　　 外夾式超聲(shēng)流量計 是一種(zhǒng)将換能器(qì)固定在流體(tǐ)管(guǎn)道外(wài)，聲波傳播的路(lù)徑透過流體管(guǎn)道壁的(de)流(liú)量計，具有以下(xià)技術特點(diǎn):①安裝便捷(jié)且成本(běn)低;②獨立(lì)測量，不依(yī)賴流(liú)體的傳導(dǎo)性和(hé)壓力;③無壓(yā)損，無洩漏(lòu);④可對現有設備回顧安裝(zhuāng);⑤無需(xū)切(qiē)斷管道(dào)，不用中(zhōng)斷(duàn)生産，不用停(tíng)止設備(bèi);⑥不與介(jiè)質(zhì)接觸(chù);⑦精度(dù)較低(dī)，長期穩定性(xìng)較(jiào)差，受(shòu)安裝(zhuāng)條(tiáo)件影響(xiǎng)大。
3.2流量計比對(duì)方法
　　外(wài)夾(jiá)式超聲流量(liàng)計(jì)較适合現(xiàn)場工藝條(tiáo)件，但是精(jīng)度(dù)和(hé)穩定性較(jiào)差，外(wài)夾式流量計的(de)測量值(zhí)無(wú)法作(zuò)爲參考(kǎo)值，但可(kě)利用(yòng)外(wài)夾(jiá)式流(liú)量計短期(qī)穩定(dìng)性較(jiào)好進行流(liú)量計(jì)之間(jiān)比對(duì)。現(xiàn)場計量工藝(yì)流程如圖(tú)3所示，由多條計量支(zhī)路并聯組成計(jì)量橇，但各計量(liàng)支路(lù)無法通過(guò)流程切換(huàn)實現串聯安裝，可通(tōng)過在計量橇上遊選一直管段(duàn)安(ān)裝外(wài)夾式流(liú)量計，通(tōng)過(guò)每條(tiáo)支路與外(wài)夾式(shì)流量(liàng)計的偏差，計算(suàn)各計量支(zhī)路(lù)之間的偏差(chà)。


式中:e1爲(wèi)計(jì)量(liàng)支路1與(yǔ)外夾(jiá)式流量(liàng)計的偏(piān)差;q1爲(wèi)計量支(zhī)路(lù)1的流量(liàng)值;qwai爲(wèi)外夾(jiá)式流(liú)量計(jì)的流量值(zhí)。

式中:e2爲(wèi)計量支路2與外夾式流量計的偏差;q2爲計量支路2的流(liú)量值。

式中:e3爲計(jì)量支路2與計量(liàng)支路1的(de)偏差。
同理可(kě)得(dé)出其他支路之(zhī)間(jiān)的偏差值。
3.3比對方法(fǎ)的實施
(1)流(liú)量計(jì)檢定(dìng)完成(chéng)現場(chǎng)安裝後錄取第1次數據，第一次(cì)數據作爲(wèi)參考(kǎo)值，每隔(gé)一段時(shí)間做一下測試，測試(shì)結(jié)果(guǒ)與第(dì)1次測試結(jié)果進(jìn)行比(bǐ)對，分析流(liú)量計(jì)計(jì)量的穩定性的(de)變化(huà)，确(què)認流(liú)量計的計(jì)量性能(néng)，确保貿(mào)易計量交(jiāo)接的準(zhǔn)确(què)可靠(kào)。
(2)第1次(cì)的測試結果，需(xū)要對2台流(liú)量計(jì)測試結果的偏(piān)差與合(hé)成不确(què)定度進(jìn)行(háng)比較(jiào)，分析流量(liàng)計的(de)精度。
3.4數(shù)據的采(cǎi)集系統(tǒng)
3.4.1數(shù)據采(cǎi)集系統實(shí)現以下(xià)功能
　　可(kě)實現(xiàn)實時采集(jí)2台流量計(jì)及配套溫(wēn)度、壓力儀表信(xìn)号，并(bìng)進行流量(liàng)、溫度和壓(yā)力補(bǔ)償計(jì)算，存儲數(shù)據，生成報(bào)告等(děng)功能。
主(zhǔ)要設備應包(bāo)括(kuò):數據采集(jí)計算(suàn)機、mpu、輸入(rù)模塊、脈沖(chòng)/頻率(lǜ)信号(hào)采集卡、計(jì)時模塊(kuài)、通(tōng)信模(mó)塊、脈沖信号隔(gé)離放大器、浪湧(yǒng)保護器等組成(chéng)。
3.4.2數據(jù)采集系統(tǒng)軟件要(yào)求
(1)物性(xìng)參數(shù)計算
　　天然(rán)氣工(gōng)作條件下(xià)的壓(yā)縮(suō)因(yīn)子(zǐ)使用agare-portno.8［6］規(guī)定的方法(fǎ)計算，數據(jù)采集軟件(jiàn)内(nèi)自帶壓(yā)縮因(yīn)子計算模(mó)塊，可手(shǒu)動輸入(rù)溫度、壓力(lì)和組(zǔ)分獲(huò)取壓(yā)縮因(yīn)子計算結果用(yòng)于驗(yàn)證數據采(cǎi)集模塊計算(suàn)結(jié)果的可靠性。
(2)流(liú)量計算
　　渦輪流(liú)量計(jì)瞬時流量(liàng)計算使用gb/t21391［7］或iso9951［8］規(guī)定的(de)方(fāng)法(fǎ)計算(suàn)，修正因子(誤差)和流量(liàng)關系式(shì)使用(yòng)多點插值(zhí)修(xiū)正(zhèng)方法.
　　超聲(shēng)流量計瞬(shùn)時流(liú)量計算使用gb/t18604［9］或(huò)agano.9［10］或iso17089［11］規(guī)定(dìng)的方法計算(suàn)，修正(zhèng)因子(zǐ)(誤差)和流(liú)量關(guān)系式(shì)使用多(duō)點(diǎn)插值修正(zhèng)方法。
(3)信号(hào)采集方式
　　脈沖/頻(pín)率、溫度、壓力(lì)信(xìn)号(hào)的采(cǎi)集均采用(yòng)累積(jī)量，采(cǎi)取(qǔ)相同時(shí)間段(duàn)内(nèi)的累計(jì)流量值，避(bì)免由(yóu)于瞬時值波動(dòng)引入較大的誤差。
4實際應(yīng)用
　　以某管(guǎn)道公司貿(mào)易計(jì)量(liàng)交(jiāo)接站爲例進(jìn)行實際(jì)應用分析，該站(zhàn)計量(liàng)橇選用3條(tiáo)dn200的計量(liàng)支路，流(liú)量計(jì)信(xìn)息如表(biǎo)2所示，比對(duì)流量(liàng)計選(xuǎn)用(yòng)外夾式(shì)超聲流量(liàng)計，安(ān)裝于dn200的直管段(duàn)。

　　按照上文(wén)所說(shuō)方法(fǎ)進行測試(shì)，測試流量點爲1500m3/h，按照式(1)～式(shì)(3)進行(háng)計算，測試(shì)結果如表(biǎo)3所示。

通過(guò)測(cè)試(shì)結果可分(fèn)析:
(1)3台流量(liàng)計檢(jiǎn)定完成後(hòu)首次比對結果符合(hé)規範要求(qiú)，流量(liàng)計安(ān)裝完成後(hòu)性能良好(hǎo)。
(2)3台流(liú)量計在檢定周(zhōu)期内(nèi)相(xiàng)互(hù)之間偏差(chà)的變(biàn)化值(zhí)均小于(yú)0.7%，符合标準要(yào)求，證(zhèng)明3台(tái)流量計的穩定性能較(jiào)好(hǎo)。
5結束(shù)語
(1)在(zài)對貿易計(jì)量(liàng)交接站設計(jì)時，可增(zēng)加計(jì)量橇的(de)對比流程(chéng)，實現(xiàn)定(dìng)期對在(zài)用貿(mào)易計量流(liú)量計進(jìn)行實流(liú)在線比(bǐ)對(duì)，确(què)保(bǎo)流量(liàng)計計(jì)量性(xìng)能良好(hǎo)［12－13］。
(2)在不具(jù)備在(zài)線實(shí)流比(bǐ)對工藝流程的(de)場站(zhàn)可選用外夾式超聲(shēng)流量(liàng)計作爲傳遞值(zhí)對計(jì)量橇各支(zhī)路(lù)進行比(bǐ)對，确(què)認流(liú)量計的計(jì)量性能。
(3)對(duì)于超聲流(liú)量計需要(yào)定期進(jìn)行(háng)使用(yòng)中檢驗，對于性(xìng)能參(cān)數(shù)異常的流量(liàng)計(jì)需(xū)要及(jí)時處理，必(bì)要時重新(xīn)送(sòng)檢，确保(bǎo)現(xiàn)場計量結果(guǒ)的準(zhǔn)确可靠。
(4)利(lì)用外夾(jiá)式超聲(shēng)流量計(jì)進行比(bǐ)對的方法(fǎ)可用于各管道公司(sī)計量輸差的(de)查(chá)找及控制(zhì)，提高(gāo)計量(liàng)管理(lǐ)水平(píng)，維護公司利益(yì)。

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