超聲流量計(jì)運(yùn)行狀態(tài)及對(duì)策研究

連建曉

中原油田天然氣產(chǎn)銷(xiāo)廠 河南 濮陽(yáng) 457001

引言

目前氣體超聲流量計(jì)作為天然氣輸送行業(yè)的主流計(jì)量設(shè)備被廣泛應(yīng)用。無(wú)論是中、大口徑管道氣體計(jì)量，還要末端小口徑的用戶(hù)氣體計(jì)量，它在天然氣計(jì)量輸送行業(yè)的占比越來(lái)越重。氣體超聲流量計(jì)在計(jì)量精度、量程比、可靠性、壓力損失、通訊連接、維護(hù)管理等方面，相比其他類(lèi)型的計(jì)量設(shè)備有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。但實(shí)際使用中受氣質(zhì)、流態(tài)、噪聲、壓力、溫度等多種外部因素影響，使它的測(cè)量過(guò)程存在聲速超差導(dǎo)致計(jì)量偏差，聲道數(shù)據(jù)偏離一致性等情況，為確保超聲計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性，需要傾注精力關(guān)注它的整體運(yùn)行狀態(tài)，盡可能實(shí)施有效措施以減少或消除其各級(jí)報(bào)警，做到測(cè)量過(guò)程長(zhǎng)期有效、準(zhǔn)確無(wú)誤。

1 計(jì)量系統(tǒng)初裝過(guò)程的影響及對(duì)策

天然氣超聲波計(jì)量系統(tǒng)包括上下游計(jì)量直管段、溫度壓力測(cè)量?jī)x表、在線色譜分析儀等實(shí)現(xiàn)計(jì)量的全套計(jì)量設(shè)備和其他設(shè)備的組成。大量操作數(shù)據(jù)表明，緩壓操作會(huì)提高計(jì)量設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備損壞率達(dá)10%左右。計(jì)量管路中流量計(jì)入口閥壓差超過(guò)0.1MPa（表壓）的地方，應(yīng)安裝一個(gè)小口徑旁通閥，以促使流量計(jì)與相關(guān)工藝管道緩慢升壓，避免儀器儀表?yè)p壞。換能器超聲信號(hào)易受不穩(wěn)定流、振動(dòng)、噪聲等因素影響，導(dǎo)致計(jì)量系統(tǒng)不準(zhǔn)確，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)是否帶有流動(dòng)調(diào)整器的情況，流量計(jì)上游分別需要50D、30D的直管段，流量調(diào)整器宜裝在流量計(jì)上游10D處，流量計(jì)的下游直管段至少要5D或10D，盡可能滿(mǎn)足計(jì)量裝置上游端直管段的有效長(zhǎng)度、直度、圓度及內(nèi)壁光潔度[1]。

超聲流量計(jì)本體及其配件的安裝質(zhì)量，初次配置調(diào)試質(zhì)量，將影響計(jì)量的準(zhǔn)確性。要加強(qiáng)流量計(jì)初次調(diào)試過(guò)程的檢查，系統(tǒng)全面分析流量計(jì)使用狀態(tài)，確認(rèn)各探頭性能指標(biāo)達(dá)到100%，各通道聲速差＜0.5m/s，理論聲速與實(shí)際聲速偏差＜±0.2%，各通道信噪比、增益值數(shù)據(jù)穩(wěn)定且相近，在相近范圍內(nèi)波動(dòng)。若流量計(jì)有故障報(bào)警信息，確認(rèn)無(wú)流量計(jì)自身原因產(chǎn)生。

2 溫度、壓力的影響及對(duì)策

壓力變送器上電后，要檢查壓力變送器的零位顯示（101.325kPa上下，不超過(guò)0.2級(jí)或0.5級(jí)的最大允許誤差范圍）。做好檢漏，確認(rèn)相關(guān)引壓管路、泄氣口、連接口無(wú)滲漏情況。確認(rèn)液晶屏參數(shù)顯示穩(wěn)定。某輸氣站供氣支路壓力變送器，表頭突然掉電后10s內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)正常；檢查中無(wú)法充分證明是儀表內(nèi)部電路板的問(wèn)題，只能更換備檢的儀表，在后續(xù)檢定過(guò)程與技術(shù)監(jiān)測(cè)部門(mén)做好儀表監(jiān)控管理或返廠檢查[2]。如表1為GBT－18603中壓力測(cè)量的準(zhǔn)確度要求：

表1 計(jì)量系統(tǒng)配套儀表準(zhǔn)確度

溫度測(cè)量較為穩(wěn)定，但由于有效期外送檢拆裝中，容易發(fā)生密封不到位，保護(hù)套管混入臟物等情況，同樣會(huì)影響計(jì)量準(zhǔn)確。做好儀表的密封防水及干燥處理，按質(zhì)更換導(dǎo)致油保持其清潔。某輸氣站溫度變送器校準(zhǔn)證書(shū)有一組電流值參數(shù)最大偏差是0.096mA，按照溫度變送器校準(zhǔn)溫度范圍-20℃～80℃輸出電流范圍4mA～20mA來(lái)?yè)Q算，這個(gè)電流值相對(duì)應(yīng)某點(diǎn)的溫度誤差在0.51℃，這樣就超出GBT-18603中A級(jí)B級(jí)計(jì)量站對(duì)溫度準(zhǔn)確度的要求，如果在A級(jí)或B級(jí)計(jì)量站使用，就需要更換允許誤差范圍內(nèi)的測(cè)溫表。如表2是GBT-18603中對(duì)溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度要求：

表2 計(jì)量系統(tǒng)配套儀表準(zhǔn)確度

3 氣質(zhì)的影響及對(duì)策

超聲波流量計(jì)與流量計(jì)算機(jī)在進(jìn)行工況量轉(zhuǎn)標(biāo)況量的計(jì)算中，要用壓縮因子計(jì)算，而壓縮因子的獲得要利用氣體組分計(jì)算，因此，氣質(zhì)對(duì)超聲波計(jì)量有很重要的影響。標(biāo)況下的流量按公式（1）計(jì)算

被測(cè)天然氣組分發(fā)生改變，相對(duì)密度就不同，從而導(dǎo)致Zn／Zf的變化。為確保計(jì)量準(zhǔn)確，可在計(jì)量系統(tǒng)中引入在線色譜分析儀，對(duì)輸送天然氣組分含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)上傳，再通過(guò)SCADA系統(tǒng)對(duì)沒(méi)有色譜分析儀的計(jì)量點(diǎn)流量計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)賦值，分析并及時(shí)更新各計(jì)量點(diǎn)組分含量，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量和最大化的經(jīng)濟(jì)效益[3]。

某干線冬季運(yùn)行中由于氣質(zhì)較差，該線某輸氣站計(jì)量點(diǎn)實(shí)測(cè)聲速比理論聲速高到3m/s左右，最高時(shí)達(dá)到6m/s，多組探頭性能不足50%，日均300×104Nm3的輸量下，輸氣損耗最高虧氣達(dá)到3.8×104Nm3/d。若不采取措施，這種情況的輸氣損耗會(huì)持續(xù)上升。我們一方面協(xié)調(diào)上游調(diào)整氣源供給，另一方面比對(duì)在線色譜儀分析結(jié)果及整線不同站的賦值時(shí)間，同時(shí)在輸氣站內(nèi)拆卸并清潔計(jì)量管段、整流器、流量計(jì)及探頭等部件，流量計(jì)理論與實(shí)測(cè)立即恢復(fù)到1m/s以?xún)?nèi)。如果現(xiàn)場(chǎng)裝有分析小屋，需要做好在線色譜儀的日常檢查及維護(hù)管理，確保載氣、樣氣的壓力、流量在合理范圍內(nèi)，同時(shí)確保氣路清潔無(wú)漏。

盡管受多重外部因素的影響，超聲流量計(jì)依然以其精度高，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)在天然氣計(jì)量領(lǐng)域倍受推崇。有關(guān)其運(yùn)行狀態(tài)的研究不僅于上述內(nèi)容，復(fù)雜的工藝系統(tǒng)環(huán)境，多種氣質(zhì)來(lái)源混輸，集輸條件差異，能量計(jì)量實(shí)施等情況下，超聲波流量計(jì)的運(yùn)行監(jiān)控工作將出現(xiàn)新的考驗(yàn)與探索領(lǐng)域，作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控及使用者，需要密切跟蹤這類(lèi)流量計(jì)的運(yùn)行過(guò)程，不斷收集并分析測(cè)量過(guò)程的診斷信息，使監(jiān)護(hù)過(guò)程日漸智能化、系統(tǒng)化，以確保天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性、有效性、穩(wěn)定性。