摘要:分析了氣(qì)體計量工(gōng)作中的超(chāo)聲波流量(liàng)計 應用策略，包(bāo)括超(chāo)聲(shēng)波(bō)流量計及其主要工(gōng)作原(yuán)理、氣(qì)體計(jì)量中的超聲波流量(liàng)計主(zhǔ)要應(yīng)用策略及(jí)其發(fā)展方向(xiàng)。發現在(zài)氣體(tǐ)計量工作(zuò)中，要實現超聲(shēng)波流量計(jì)的(de)良(liáng)好應用(yòng)，相關單(dān)位與工作(zuò)人員一定(dìng)要注重超(chāo)聲(shēng)波流量計的(de)合理安裝、應(yīng)用(yòng)及其(qí)維護(hù)，同時應結合(hé)超(chāo)聲波流量(liàng)計(jì)的實際(jì)應用需(xū)求，爲其(qí)規劃(huà)出合(hé)理(lǐ)的(de)發展方(fāng)向。通過(guò)本次的(de)分析，可以爲(wèi)超聲波流量計的良(liáng)好應(yīng)用與氣體計量(liàng)工作質量(liàng)的提(tí)升提(tí)供一定參(cān)考。
　　随(suí)着科學技術的發展，天然(rán)氣已經在(zài)我(wǒ)國得到了(le)廣(guǎng)泛應(yīng)用。在天然(rán)氣供需貿易過程中(zhōng)，氣體計量(liàng)是一(yī)種至(zhì)關重要的(de)貿易結算(suàn)依據(jù)。而在(zài)具體(tǐ)的氣(qì)體計(jì)量(liàng)工作中，超聲(shēng)波流量計(jì)是較爲常用的(de)一種(zhǒng)計(jì)量器具。爲實(shí)現此項計(jì)量器具應用，相(xiàng)關(guān)單位與技術人員(yuán)需(xū)要對其應用(yòng)策略進行(háng)深人研究，并結(jié)合實(shí)際(jì)需(xū)求，将其合理應用到(dào)具體的氣(qì)體計(jì)量工作(zuò)中(zhōng)。
1超聲(shēng)波流量(liàng)計及其工作原(yuán)理
1.1超聲(shēng)波流量計簡介(jiè)
　　超聲(shēng)波流量計(jì)是一種(zhǒng)通過時(shí)差法測(cè)量氣體(tǐ)流量的設(shè)備，該(gāi)設備(bèi)中包(bāo)括2個(gè)相對的傳感器(qì)，一個負責超聲(shēng)波發送(sòng)，另(lìng)一個(gè)負責(zé)超(chāo)聲波接(jiē)收，因每一(yī)個傳(chuán)感器都同時(shí)具(jù)備超聲波(bō)發送(sòng)以及接(jiē)收兩種(zhǒng)功能，所以可達(dá)到(dào)更好地(dì)超聲(shēng)檢測效(xiào)果。具體(tǐ)應用(yòng)中(zhōng)，超(chāo)聲波(bō)能量(liàng)會(huì)在2個傳(chuán)感器(qì)與流體間(jiān)以一(yī)定的(de)角度(dù)傳遞(dì)，從而達到精準的氣體計量效果。憑(píng)借着(zhe)計量速度(dù)快、精度高(gāo)、簡單便捷(jié)等的諸多(duō)優勢，超聲波流量計在當今的氣體計量(liàng)工作中得(dé)到了廣泛(fàn)應用，并發(fā)揮(huī)出了(le)非(fēi)常好的應用優勢。
1.2超聲波流量計的工作原理(lǐ)
　　超(chāo)聲波流(liú)量計(jì)的計量(liàng)形式(shì)有(yǒu)很多(duō)種(zhǒng)，其中常用的是時差法(fǎ)，該方(fāng)法(fǎ)可(kě)實現(xiàn)天然氣的高精(jīng)度計量圖1是(shì)基(jī)于時(shí)差(chà)法(fǎ)的超聲波流量計氣(qì)體計量原(yuán)理示(shì)意(yì)圖:
 
　　具體計量(liàng)時，需要在天(tiān)然氣管壁兩側安(ān)裝a和b兩(liǎng)個(gè)超聲(shēng)換能器(qì)(即(jí)超聲(shēng)波傳(chuán)感器)，并結(jié)合實(shí)際情況使(shǐ)其具有一(yī)定的(de)傾斜(xié)角度，以此(cǐ)來确保換能器的工作效(xiào)果，使(shǐ)其超聲波信号(hào)發射(shè)或(huò)接收工(gōng)作得以(yǐ)同(tóng)時或(huò)定時(shí)實(shí)現(xiàn)。如圖(tú)1所(suǒ)示，l代表(biǎo)a和b兩(liǎng)個超(chāo)聲波換能(néng)器之間(jiān)的(de)距離，其單(dān)位(wèi)是m;vm代表(biǎo)管道中的(de)天然(rán)氣流(liú)速(sù)，其(qí)單位(wèi)是m/s;φ代表(biǎo)天(tiān)然氣管道(dào)中的超聲(shēng)波以及流體流動夾(jiá)角，其單位是(shì)°;d代表被測天(tiān)然氣管道直徑(jìng)，其單(dān)位是m。對于管道(dào)中(zhōng)天然氣(qì)的逆(nì)流傳播時(shí)間以及順(shùn)流傳(chuán)播時間，超(chāo)聲波流量計可按以(yǐ)下公式進行精準計(jì)算:
 
　　式中，td代(dài)表管道中(zhōng)天然(rán)氣的逆流傳(chuán)播(bō)速度,其單位是(shì)m/s;c代表(biǎo)流體中的超聲(shēng)波聲速，其(qí)單(dān)位是m/s;tv代(dài)表管(guǎn)道中天然(rán)氣的(de)順流傳(chuán)播速度(dù),其單(dān)位是m/s。
　　通過(guò)公式(1)和(hé)公式(2)聯立，便可(kě)進一步計算出管道中(zhōng)的天然(rán)氣(qì)流速，而根據計(jì)算出的流速與管道(dào)橫截(jié)面積，便可(kě)正确計算(suàn)出管(guǎn)道中(zhōng)的(de)天(tiān)然氣(qì)流量，從(cóng)而(ér)爲天然氣(qì)的貿易交(jiāo)接工作提供重(zhòng)要的(de)技(jì)術與數(shù)據支持。
1.3檢(jiǎn)測标(biāo)準
　　在(zài)通過(guò)超聲(shēng)波流(liú)量計進行(háng)天然(rán)氣管道的(de)流量檢測時，相關單(dān)位需(xū)要将gb/t13609以及gb/t13610标準作爲(wèi)依據(jù)，通(tōng)過agareportn1.10聲速(sù)計算軟(ruǎn)件來進(jìn)行檢(jiǎn)測5。表1是超(chāo)聲波(bō)流量計在(zài)天然(rán)氣計量工(gōng)作中(zhōng)的氣(qì)體混(hùn)合物摩爾分數(shù)檢測(cè)适(shì)用範(fàn)圍:
 
　　具體檢測(cè)中，需(xū)要将檢測溫度控制在-8~62℃，檢(jiǎn)測壓(yā)力控制在0.2~12mpa。
2氣體計量中的超聲(shēng)波流量(liàng)計(jì)主要應用策(cè)略
2.1超聲(shēng)波流量計安裝策略.
　　在通過超(chāo)聲波(bō)流量計進(jìn)行氣體計量的過程(chéng)中，流(liú)量計的安裝是一個首要環節，隻有(yǒu)确保安裝質量(liàng)，才可以充(chōng)分發揮出(chū)其(qí)應用效果，滿(mǎn)足實際的天然(rán)氣計量工(gōng)作需求。就目前的天然氣計量(liàng)來看，超(chāo)聲波流量計的主要安(ān)裝策略包括以(yǐ)下幾個方面(miàn):1)在(zài)超聲波(bō)傳(chuán)感器(qì)的安(ān)裝時(shí)，其安(ān)裝位(wèi)置(zhì)所在的(de)天(tiān)然氣管路一(yī)定要(yào)保持(chí)在非工作(zuò)狀态，并結(jié)合實際情況，可(kě)進行(háng)斷氣作業(yè)或2條支(zhī)路的交(jiāo)替切(qiē)換(huàn)作(zuò)業(yè)。2)超(chāo)聲波傳(chuán)感(gǎn)器的(de)安裝(zhuāng)單元一定(dìng)要和天然氣管路管(guǎn)徑尺寸保(bǎo)持一緻，通常(cháng)情(qíng)況下，兩者(zhě)的尺(chǐ)寸偏差(chà)應控制在1%及以内(nèi)。3)爲有(yǒu)效(xiào)防止空氣或(huò)顆粒物等對換(huàn)能器(qì)中(zhōng)的(de)超聲(shēng)波表面造成幹(gàn)擾，在傳感(gǎn)單元(yuán)安(ān)裝中，應(yīng)将其(qí)與水平方向的(de)夾角盡量(liàng)控制(zhì)在45°以内(nèi)間。4)傳感器安裝(zhuāng)位置的(de)上下(xià)遊管道一(yī)定要具備一定長度的直管段，其中(zhōng)，上遊直管段長(zhǎng)度應控制(zhì)在10d及(jí)以上，下遊(yóu)直管段(duàn)長度應(yīng)控制在5d及以上(shàng)。5)超聲波流量計(jì)應盡量安裝在天然氣管道中沒有(yǒu)阻(zǔ)力的位(wèi)置，盡量遠離變徑、閥門(mén)和(hé)彎頭(tóu)等的阻(zǔ)力構件，這樣才可以有(yǒu)效确(què)保(bǎo)其(qí)測(cè)量數據的精(jīng)準性(xìng)。6)對于安裝(zhuāng)換能(néng)器的位置以及(jí)管道壁反射位(wèi)置，一定(dìng)要(yào)與焊(hàn)縫和接口(kǒu)避開(kāi)。7)一定(dìng)要嚴格按照規定進行換(huàn)能器安裝(zhuāng)，尤其(qí)是對于(yú)垢(gòu)層和(hé)管道襯裏(lǐ)位置安裝的換(huàn)能器，安裝(zhuāng)時，一定要(yào)确保其厚度符合規(guī)定的(de)标(biāo)準，且換(huàn)能器(qì)和垢(gòu)層、管道襯裏之間不(bú)可存在間(jiān)隙。8)安裝過程中(zhōng)，工作人員一定結合實際(jì)情況，采取合理(lǐ)的方式清(qīng)理好天然(rán)氣(qì)管道内壁上(shàng)的鏽迹(jì)，使流量(liàng)計的安裝(zhuāng)位置足夠清(qīng)潔，以免(miǎn)超聲波(bō)信号受到不(bú)良影響。9)将(jiāng)合适(shì)的耦合劑(jì)塗抹到超(chāo)聲波(bō)換能器(qì)工(gōng)作表面和管式(shì)輸送機管壁之間，以免進入其他的(de)傳播介質，從而(ér)使超聲(shēng)波(bō)流量(liàng)計的(de)計量精度(dù)得到(dào)良(liáng)好(hǎo)保障(zhàng)。
2.2超聲波流(liú)量計(jì)應用策略
　　雖然(rán)超聲波流量計(jì)具有(yǒu)非(fēi)常(cháng)高的(de)精度與可(kě)信度(dù)，在大流量天(tiān)然(rán)氣計量(liàng)中(zhōng)十分适用(yòng)。但(dàn)是在具(jù)體應用中(zhōng)，爲使其氣(qì)體計量優(yōu)勢得以(yǐ)充分發(fā)揮，相關單(dān)位與(yǔ)工作人員一定(dìng)要将《用(yòng)氣(qì)體超聲(shēng)流量計測量(liàng)氣體流量(liàng)》gb/t18604--2014标準(zhǔn)中的相(xiàng)關(guān)規定(dìng)作爲(wèi)依(yī)據，結合(hé)實際(jì)的天(tiān)然氣(qì)計(jì)量(liàng)工作需求(qiú)，對超聲波(bō)流量計加(jiā)以(yǐ)合理應(yīng)用”。就目(mù)前(qián)來看(kàn)，在通過超聲波流量(liàng)計(jì)進(jìn)行氣(qì)體計量的過程(chéng)中，爲有效确保(bǎo)計量精(jīng)度，滿足(zú)天然氣貿(mào)易工(gōng)作中對于氣體(tǐ)測量的實際需(xū)求，相關單位與(yǔ)工作(zuò)人(rén)員(yuán)應采取以下策略:
首(shǒu)先是根(gēn)據(jù)被測(cè)管道中的天然氣流速合(hé)理确(què)定超(chāo)聲(shēng)波流量(liàng)計的(de)檢測範圍(wéi)。通(tōng)常(cháng)情況下，天(tiān)然氣管道中的氣體(tǐ)流(liú)速在0.3~30m/s之(zhī)間，具體計量時，隻有使(shǐ)超聲波(bō)流(liú)量計的(de)計量(liàng)範圍符合這一(yī)标準，才可以确保其應(yīng)用效果，獲得(dé)足夠(gòu)精準(zhǔn)的計量數據。基(jī)于此，相關單位(wèi)與工(gōng)作人員一(yī)定要明(míng)确(què)被測(cè)管道(dào)中的實際(jì)天(tiān)然氣流速，并(bìng)以此(cǐ)爲依(yī)據來(lái)選擇和設置超(chāo)聲波(bō)流量計的(de)計量(liàng)範圍(wéi)。
　　 通過(guò)這樣的方式，才(cái)可以滿足(zú)實(shí)際(jì)的氣體計(jì)量需(xū)求,使超聲波流(liú)量計(jì)在氣(qì)體計(jì)量工作中(zhōng)的應(yīng)用優勢得以(yǐ)充分發揮。 其次是(shì)合理(lǐ)控(kòng)制噪聲對超聲(shēng)波流量(liàng)計(jì)的(de)影響。在超(chāo)聲波(bō)流(liú)量(liàng)計的(de)實際(jì)應用中，超(chāo)聲波(bō)傳(chuán)感(gǎn)器裏(lǐ)發出(chū)的超(chāo)聲波(bō)會将天然氣管(guǎn)道中(zhōng)的實際氣(qì)體情(qíng)況(kuàng)作(zuò)爲依據，對超(chāo)聲波束(shù)産生(shēng)相應(yīng)的反射作(zuò)用。通過這(zhè)種反射作用的(de)分析(xī)之(zhī)後，超聲(shēng)波流量計(jì)便會将相(xiàng)應的數據顯(xiǎn)示(shì)給(gěi)用戶，從而實現(xiàn)檢(jiǎn)測結果的獲取(qǔ)。但是在這一(yī)過程中，超聲波會從天(tiān)然氣管(guǎn)道中的(de)彎頭、整流(liú)器(qì)以及閥(fá)門(mén)等(děng)很多(duō)配件中(zhōng)通(tōng)過，而(ér)這些位置則很容(róng)易産(chǎn)生和超(chāo)聲波脈沖頻率(lǜ)相同的噪聲，從(cóng)而對超(chāo)聲波的(de)接收(shōu)結果(guǒ)産生(shēng)不(bú)利(lì)影響，嚴重(zhòng)的情況下甚至(zhì)會使(shǐ)超聲波傳(chuán)感器(qì)接(jiē)收到的數據(jù)存在較大(dà)誤差，從而降低(dī)氣體計量數據(jù)的精度。爲(wèi)有效降低(dī)此(cǐ)類(lèi)噪聲(shēng)對超(chāo)聲波流量(liàng)計實(shí)際(jì)測量結(jié)果的(de)影響，相關單位與(yǔ)工作人(rén)員應(yīng)盡量選擇(zé)平直的(de)、沒(méi)有彎(wān)頭的管道材料(liào)，并将(jiāng)閥門盡(jìn)可(kě)能安裝到超聲(shēng)波流(liú)量計的計(jì)量範圍之外。如果這(zhè)些(xiē)情況無(wú)法避免，則需要(yào)選擇噪聲過濾(lǜ)性能足夠強的(de)超聲波流量計(jì)進行(háng)計量(liàng)。通過(guò)這樣(yàng)的方(fāng)式，才(cái)可以讓噪聲問題對超(chāo)聲波流(liú)量計氣體計量(liàng)效果的影(yǐng)響得(dé)以有效(xiào)控制，進一步提升超聲(shēng)波流量計(jì)的計(jì)量精(jīng)度。
　　最後是防止污垢對計(jì)量結(jié)果(guǒ)的(de)影響(xiǎng)。因爲天然氣管(guǎn)道在運(yùn)行過程(chéng)中不能進行内(nèi)部清理，所以在(zài)長時(shí)間應用之(zhī)後，很多的硫化(huà)物、油污以及髒(zāng)水等(děng)污垢都将(jiāng)附着(zhe)在(zài)天(tiān)然氣管道(dào)内壁上。在通過超聲波流量計(jì)進(jìn)行(háng)氣體計量的過(guò)程中，附着在天然氣(qì)管道上(shàng)的污垢(gòu)便很(hěn)容易轉移到超(chāo)聲波流量計探頭上，并逐(zhú)漸轉(zhuǎn)移至其内(nèi)部，從(cóng)而(ér)對(duì)其計(jì)量結果産生較(jiào)大影響。同時，這(zhè)樣的(de)情況(kuàng)也很容(róng)易使超聲波(bō)流量(liàng)計的(de)内壁産生反射(shè)活動(dòng)，從而對其使用(yòng)質量造(zào)成危害(hài)，嚴重的情況下(xià)甚至會縮短其(qí)使用壽命(mìng)。爲避(bì)免此(cǐ)種情況的發生(shēng)，具體計量中，工作人員一(yī)定要定期對超(chāo)聲波(bō)流量計所(suǒ)在的天然(rán)氣管道進(jìn)行清(qīng)理，通(tōng)過不同分(fèn)支管(guǎn)路交替運行的(de)形式來滿足實(shí)際的(de)天(tiān)然(rán)氣傳(chuán)輸需求，并(bìng)使其(qí)管道(dào)内部附着(zhe)的污垢得(dé)以及(jí)時清理。就(jiù)目前(qián)來看，天(tiān)然氣管(guǎn)道的主要清理(lǐ)方(fāng)法包(bāo)括清管球法(fǎ)以及氣體(tǐ)增壓爆破(pò)法。具體清洗(xǐ)中，需根(gēn)據實際(jì)情(qíng)況與(yǔ).際(jì)的清理(lǐ)需求(qiú)選擇合理(lǐ)的(de)清理方法(fǎ)”。通過這(zhè)樣的方式(shì)，才可(kě)以有效防止污(wū)垢(gòu)對超聲波計(jì)量器(qì)的不利影響，在确保(bǎo)其氣(qì)體計量精(jīng)度的(de)同時(shí)提升(shēng)其運(yùn)行的(de)穩定性，并(bìng)進一(yī)步(bù)延長其使用(yòng)壽(shòu)命。
2.3超聲(shēng)波流量(liàng)計(jì)維護(hù)策略(luè)
　　在超聲波(bō)流量(liàng)計的具體(tǐ)應用(yòng)中，爲(wèi)進一(yī)步确保其(qí)應用性能與使(shǐ)用壽(shòu)命，并(bìng)得(dé)到更加(jiā)精準的氣體計(jì)量結果，相關單(dān)位與運維(wéi)人員一定要(yào)做(zuò)好此類流量計的維護工作(zuò)。就目前(qián)天然氣(qì)計(jì)量工作中應用的超聲波(bō)流量計來(lái)看，其主要的維(wéi)護策略包括以(yǐ)下幾個(gè)方(fāng)面:1)嚴(yán)格按jjg1030--2007《超(chāo)聲流量(liàng)計》檢(jiǎn)定規(guī)程中(zhōng)規定(dìng)的(de)檢定周(zhōu)期(qī)與檢定(dìng)方法(fǎ)來進(jìn)行檢(jiǎn)定，通(tōng)常情況(kuàng)下，此類(lèi)流量計的檢定(dìng)周期最(zuì)長是2年，但實(shí)際應用中(zhōng)，考慮到各方面(miàn)因素的不(bú)良影響，相關單位應盡量(liàng)将其檢定(dìng)周期控(kòng)制在1年及以内(nèi)。這樣才(cái)可以及時(shí)發現(xiàn)超聲(shēng)波流量計(jì)存在(zài)的異常，并使(shǐ)其得到(dào)及時(shí)處理，以此來确(què)保其應用效果(guǒ)，提升(shēng)計量精度。2)檢定(dìng)中，如(rú)果發(fā)現超聲波流量(liàng)計的(de)計量誤差(chà)過大，應及時檢查其探(tàn)頭和内(nèi)部的污垢(gòu)情況(kuàng)，并及(jí)時做(zuò)好清(qīng)理工作，以(yǐ)此來(lái)降低(dī)計量誤差(chà)。3)對于流(liú)量計中(zhōng)損壞(huài)的部件，應(yīng)視其實際情況及時(shí)做好維修和更(gèng)換處(chù)理，4)檢修時，技術人員(yuán)一定(dìng)要格外注(zhù)重流量計線纜(lǎn)及其連接(jiē)接頭(tóu)等的檢(jiǎn)測(cè)，使其供電保持(chí)正常(cháng)。通過這樣的方(fāng)式(shì)，才可(kě)以(yǐ)使超(chāo)聲波流量(liàng)計得(dé)以良(liáng)好維(wéi)護，避免産(chǎn)生故(gù)障和(hé)誤差。5)根據gb/t30500--2014《氣體超聲流量計使(shǐ)用中檢(jiǎn)驗聲速檢驗法》中的相(xiàng)關檢(jiǎn)測方法定(dìng)期自(zì)查氣體超(chāo).聲波流量(liàng)計的(de)工作狀(zhuàng)态，如果發現異(yì)常應及(jí)時維(wéi)修。表2爲氣(qì)體超(chāo)聲流量計聲速檢驗法技(jì)術要求:
 
3結束語(yǔ)
　　綜上所述，超聲(shēng)波流量(liàng)計(jì)是當(dāng)今氣(qì)體計量工(gōng)作中的(de)一種常(cháng)用檢測儀器，其(qí)應用效(xiào)果将會對氣體計量結(jié)果的精度與相關(guān)工(gōng)作的(de)開展(zhǎn)起到直接的(de)影(yǐng)響作(zuò)用。基于此(cǐ)，相關(guān)單位與技術人員一定要(yào)對超聲波流量(liàng)計的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)做到充(chōng)分掌握(wò)，并結合實際的(de)氣體計量條件(jiàn)及其工(gōng)作(zuò)需求(qiú)，對此種計(jì)量(liàng)器具加以合理應用。這樣(yàng)才可以(yǐ)有效保障其應(yīng)用效(xiào)果(guǒ)，延(yán)長其(qí)使用(yòng)壽命，并爲(wèi)氣體計(jì)量(liàng)與其(qí)他相(xiàng)關(guān)工作提(tí)供足(zú)夠科學、精(jīng)準(zhǔn)的(de)數據支持(chí)。

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