氣管道設置過濾分離器對氣體超聲流量計的重要性

馬 嘯

（中國石油集團工程建設有限責任公司華北分公司，河北任丘 062552）

氣管道設置過濾分離器對氣體超聲流量計的重要性

馬 嘯

（中國石油集團工程建設有限責任公司華北分公司，河北任丘 062552）

結合氣體超聲流量計的實際運行，對氣體雜質對計量精度的影響及設置過濾分離器的必要性進行了詳細的闡述。

超聲流量計；氣體雜質；過濾分離器

外輸計量是作為一個企業氣體貿易交接的關鍵，只有高精度的計量指標才能有效的保障企業核算計量的經濟利益。計量的準確度直接關系到企業的經濟效益，同時也關系到下游用戶的經濟利益，因此流量計的計量準確度無疑是最重要、最受到關注的問題，從超聲計量系統的工作原理和現場應用出發，影響其精度的因素眾多，如管線下游控制閥噪聲、儀表振動和上游直管段內壁的臟污、天然氣的組成以及在線色譜儀和溫度、壓力變送器測量準確度等都對氣體超聲流量計量系統準確度有所影響，本文在保證了組分分析、補償儀表數據的準確度基礎上，主要對氣體臟污、雜質、積水對計量精度的影響及設置過濾分離器的必要性予以討論。

1 氣體超聲流量計工作原理

氣體超聲流量計按照工作原理可分為兩種：傳播時間的方式和多普勒原理。目前主流的氣體超聲流量計設備主要采用的是傳播時間原理的氣體超聲流量計，因此下面我們將以傳播時間式原理的超聲流量計來進行闡述。

傳播時間式原理是通過檢測超聲波脈沖順流、逆流在傳播時間上的差值進行計算來推算出媒質流速的方法。參考圖1，將管道超聲波換能器R和T分別安裝在管道兩側作為收發超聲裝置，管道中的氣體按照速度u向前流動。兩個超聲波換能器在發射和接收條件下交替工作，當T發出超聲波，R端接收信號時稱作順流發射的狀態，相反當R發射超聲波T接收信號時稱作逆流發射的狀態。

圖1 超聲流量計工作原理圖

以上是對傳播時間式超聲波流量計工作原理的簡單描述和示意，以便直觀的了解其工作原理，此處不再詳細描述工作原理的公式計算過程。

2 氣體臟污、雜質、積水對計量精度的影響

氣體管道中的雜質總體可分為兩大類：一類是前期管道施工階段造成的施工垃圾；另一類則是管道經過長期運行后，逐漸形成的泥污、油污、銹塵、水等。一般來講這兩類雜質在短期計量過程中均對氣體超聲流量計的計量精度沒有影響。但對于施工雜質來講，有可能在運行初期造成流量計前的流動調整器堵塞，影響正常計量，一般常規類型及精度的過濾器均可解決此類雜質堵塞的問題。對于第二類雜質，當氣體介質在管道內經過長期運行的輸送過程后，會造成氣體中的一些雜質及臟污逐漸附著在氣體超聲流量計上游及下游直管段和流量計探頭換能器的表面上，隨著時間的推移將逐漸影響到超聲流量計外輸貿易計量的精度。

在《輸氣管道工程設計規范》GB50251涉及的相關規定中“輸氣管道試壓、清管結束后宜進行干燥”，根據這條要求可以看出，目前我國對氣體介質的長輸管道進行整體干燥的工程應該并不多，并且規范條款中使用的也是“宜”字，沒有對管道內介質是否必須進行干燥做出硬性的規定。但是氣體超聲流量計對于氣體中水分的含量的敏感度是相當高的，由此可以看出對管道內氣體的干燥還是十分必要的。

隨著管道內氣體的水分和臟污介質逐漸聚集，造成對氣體超聲流量計貿易交接計量精度的影響逐漸增加，影響主要體現在以下方面：①粉塵、臟污雜質慢慢附著在氣體超聲流量計設備的表體內徑表面，造成流量計表體內徑的有效橫截面積減小，由于氣體超聲流量計的工作原理就是按照流量計表體的內徑有效橫截面，將氣體流速轉換成流量的推導過程，所以會造成氣體流量在通過時的測量值比實際通過量高；②由于超聲波在高密度的雜質介質中傳播速度高于在氣體中的速度，因此當臟污雜質附著在流量計換能器探頭的表面時，會極大的縮短超聲波在流量計探頭之間傳播的時間，造成流量值比實際測量值偏高；③氣體超聲流量計的測量環境是充分發展的變化環境，當附著在氣體超聲流量計包括其上游的雜質將造成氣體流速剖物面上的相關特性不斷發生變化，從而逐漸影響流量計的計量精度。

3 設置過濾分離器的重要性及注意事項

由氣體臟污、雜質、積水對計量精度的影響可以看出設置過濾分離器是十分必要的。例如在長輸天然氣管道的首站和末站設置過濾分離器的主要作用是有效地過濾掉氣體介質中的各種固體顆粒和水份，目前主要投運使用的過濾分離器均能夠有效地過濾掉不同尺寸大小的固體顆粒雜質，同時能夠分離掉大于10μm的全部水氣。

因此為了能夠及時地將分離器的污水排出，通常過濾分離器應設置積液包，可通過人工手動或自動聯鎖的方式將過濾分離器中的污水排出。如果過濾器排污不夠及時，積液器中的污水積滿會使得液態水隨天然氣進入氣體超聲流量計而導致計量故障。在投產運行初期的時候，應考慮將過濾分離器濾芯的更換頻率適當加大。

使用過濾分離器時，管內積水或銹塵都會使過濾分離器的濾芯失效，因此投產置換時應注意保護好過濾分離器。這樣氣體超聲流量計的使用壽命和計量精度都得到了最大的保障。

[1] GB50251.輸氣管道工程設計規范[S].

[2] GB/T18604.用氣體超聲流量計測量天然氣流量[S].

[3] GB/T18603.天然氣計量系統技術要求[S].

The Importance of Gas Piping to Filter Separators for Gas Ultrasonic Flow meters

Ma Xiao

The effect of gas impurity on its measurement accuracy and the necessity of setting the filter separator are described in detail in the actual operation of gas ultrasonic flow meter.

ultrasonic flow meter；gas impurity； filter separator

TH814

B

1003–6490（2017）10–0090–01

2017–07–24

馬嘯（1985—），男，河北任丘人，工程師，主要從事儀表自控工作。