氣體超聲流量計(jì)計(jì)量特性與誤差分析探討
發(fā)布時(shí)間：2023-02-20 09:49:33來源：hseauto.cn來源：..
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1 氣體超聲流量計(jì)計(jì)量特性
氣體超聲流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)主要由超聲流量計(jì)本體及配套使用的流量計(jì)算機(jī)、壓力變送器、溫度變送器等組成，同時(shí)還需要能提供氣質(zhì)組分的在線氣相色譜分析儀，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)況體積、工況體積、質(zhì)量、能量四種計(jì)量方式，我國目前天然氣貿(mào)易交接計(jì)量主要還是采用標(biāo)況體積計(jì)量，本文所分析探討的誤差也是基于標(biāo)況體積計(jì)量。
氣體超聲流量計(jì)有無節(jié)流件壓損小、量程范圍較寬、精度高、可動(dòng)部件少、安裝簡單等優(yōu)點(diǎn)，很適合大流量、高壓力的交接計(jì)量，與目前常用的孔板、渦輪流量計(jì)相比，精度受氣質(zhì)、流態(tài)的影響小，日常維護(hù)也較少，可廣泛應(yīng)用于長輸管線、輸配管網(wǎng)、氣體處理廠、壓氣站等場合，但價(jià)格也相對(duì)較高。
2 超聲流量計(jì)（時(shí)間差法）計(jì)量誤差分析與探討
2.1 軟件設(shè)置產(chǎn)生的誤差因素
2.1.1氣質(zhì)組分設(shè)置因素
對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)體積交接而言，在流量計(jì)算機(jī)內(nèi)組分設(shè)置不準(zhǔn)確，會(huì)改變氣體相對(duì)密度的大小，從而改變計(jì)量準(zhǔn)確度。建議在進(jìn)修修改組分時(shí)，一定要審查下各組分最終累加值是否為100%。一般在技術(shù)人員輸錯(cuò)某項(xiàng)組分的情況下，各組分最終累加值也將偏離100%總數(shù)。
2.1.2儀表量程設(shè)置因素
較常見于更換儀表時(shí)，新更換的壓力變送器或溫度變送器量程與流量計(jì)算機(jī)內(nèi)相應(yīng)設(shè)置的量程不相符，而技術(shù)人員又疏于及時(shí)調(diào)整，導(dǎo)致流量計(jì)算機(jī)內(nèi)顯示的壓力或溫度與現(xiàn)場實(shí)際嚴(yán)重不符，流量計(jì)量是通過流量計(jì)算機(jī)內(nèi)計(jì)算出來的，此類因素對(duì)計(jì)量精度影響頗大。建議，對(duì)于此類問題，技術(shù)人員在定期檢驗(yàn)更換儀表時(shí)一定要注意檢查新更換儀表的量程與系統(tǒng)設(shè)置量程要相符，不相符則需及時(shí)調(diào)整。
2.1.3標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量條件設(shè)置因素
我國規(guī)定的天然氣標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量參比條件為20℃，101.325KPa，設(shè)置有出入時(shí)會(huì)對(duì)標(biāo)況體積計(jì)量精度長生影響。一般而言，廠家在出廠時(shí)已設(shè)置好，在儀表投用前技術(shù)人員檢查確認(rèn)下就好。
2.1.4通訊設(shè)置因素
主要是現(xiàn)場與流量計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸通訊要正常，壓力、溫度及超聲流量計(jì)現(xiàn)場信號(hào)能及時(shí)傳輸?shù)搅髁坑?jì)算機(jī)當(dāng)中，三方面任一個(gè)通訊發(fā)生故障，數(shù)據(jù)采集不上來，都會(huì)對(duì)計(jì)量產(chǎn)生影響。
2.1.5壓力、溫度數(shù)據(jù)采集模式設(shè)置因素
主要是注意維護(hù)模式還是測量模式的問題，維護(hù)模式下壓力、溫度是定值，測量模式下是采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
2.1.6小流量切除設(shè)置因素
小流量的切除，要符合現(xiàn)場實(shí)際，流量計(jì)是否發(fā)生零漂，切除過大，也會(huì)產(chǎn)生影響。
2.1.7還有些是超聲流量計(jì)出廠時(shí)或廠家設(shè)置好的一些參數(shù)
比如超聲流量計(jì)的聲道長度、聲道距離等幾何尺寸設(shè)置、速度分部校正系數(shù)等相關(guān)系數(shù)設(shè)置、延時(shí)設(shè)置等等，一般情況下是不允許技術(shù)人員隨意修改的，筆者以上列出了較常見的幾類軟件設(shè)置影響計(jì)量誤差問題。
2.2 現(xiàn)場運(yùn)行過程中的一些誤差因素
2.2.1氣質(zhì)組分臟污引起的誤差因素
含水、硫化鐵粉末或其他臟污的天然氣流過超聲流量計(jì)時(shí)，臟污逐漸堆積在流量計(jì)表體管道內(nèi)以及超聲波探頭上，可能會(huì)影響超聲流量計(jì)的準(zhǔn)確度，其影響主要有以下三個(gè)方面。
（1）減小了流量計(jì)表體的有效內(nèi)徑，流量計(jì)讀數(shù)偏高。但如果流量計(jì)內(nèi)壁有較明顯的腐蝕，經(jīng)過清洗后，流量計(jì)的內(nèi)徑就會(huì)增大。由于流量與內(nèi)徑的平方呈正比，因此，流量計(jì)測量出的流量將小于實(shí)際流經(jīng)流量計(jì)的流量，造成流量計(jì)的讀數(shù)偏低。建議及時(shí)清除污物，如果流量計(jì)內(nèi)徑因腐蝕而產(chǎn)生變化時(shí)，需及時(shí)與專業(yè)人員聯(lián)系，再實(shí)測值修改相應(yīng)參數(shù)。
（2）臟污在超聲換能器表面堆積縮短了傳輸時(shí)間，從超聲流量計(jì)工作原理可以看出，對(duì)計(jì)量會(huì)產(chǎn)生一定的影響。超聲換能器是把聲能轉(zhuǎn)化成電信號(hào)和反過來將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲能的元件。建議根據(jù)氣質(zhì)狀況，定期對(duì)換能器進(jìn)行清洗，但清洗完后換能器不允許互換。
（3）配套直管段的表面粗糙度變化引起流速分布的變化，從而影響流量計(jì)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。超聲流量計(jì)支前后直管段一般是廠家配套帶的，其內(nèi)壁經(jīng)過特殊光滑處理，對(duì)流體流態(tài)影響小。但如果氣質(zhì)含腐蝕成分較多時(shí)，日久會(huì)使管壁表面變粗糙，影響流量計(jì)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。
2.2.2硬件故障因素
一方面是信號(hào)放大器因素，某個(gè)通道的信號(hào)放大器失效，會(huì)嚴(yán)重影響該通道計(jì)量準(zhǔn)確度。濟(jì)南管理區(qū)泰安站曾發(fā)生過信號(hào)放大器燒毀事件，導(dǎo)致該通道計(jì)量準(zhǔn)確度嚴(yán)重偏離。一般建議采取臨時(shí)交換連線的方法確認(rèn)具體故障原因，例如聲道A不正常，可以將超聲換能器連接線B1和A1互換，B2和A2互換，互換后如果出現(xiàn)聲道B不正常則表明信號(hào)放大板故障需要更換，如果還是聲道A不正常則表示可能A超聲換能器故障，可以將該超聲換能器拆下進(jìn)行清洗后再測試，如果問題依然存在則需要更換超聲換能器。另一方面是換能器因素，日久運(yùn)行換能器也會(huì)老化受損，導(dǎo)致計(jì)量出現(xiàn)偏差，也可采用上述方法進(jìn)行判斷。
2.2.3低/超量程運(yùn)行因素
濟(jì)南管理區(qū)氣量交接過程中曾發(fā)生過超聲流量計(jì)超低壓、低流速運(yùn)行情況，超低壓運(yùn)行時(shí)計(jì)量準(zhǔn)確度降低，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)不計(jì)量情況，因?yàn)槌蛪簳r(shí)聲道可能會(huì)發(fā)生報(bào)警，當(dāng)同時(shí)有兩個(gè)以上聲道發(fā)生紅色報(bào)警時(shí)，超聲流量計(jì)便不再計(jì)量（因設(shè)置而言）；超聲流量計(jì)低流速運(yùn)行時(shí)間長，同樣降低計(jì)量準(zhǔn)確度，在與用戶交接時(shí)，對(duì)方采用經(jīng)檢定在有效期內(nèi)的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)，此類流量計(jì)受低流速運(yùn)行影響相對(duì)較小，當(dāng)?shù)土髁窟\(yùn)行時(shí)，在將兩者小時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)比及流量計(jì)運(yùn)行曲線分析時(shí)，兩者偏差較大。超聲流量計(jì)更適用于大流量、高壓力的氣量交接，日常運(yùn)行過程中，應(yīng)盡量避免低/超量程運(yùn)行。
3 結(jié)論與建議
在實(shí)現(xiàn)濟(jì)南管理區(qū)超聲流量計(jì)系統(tǒng)的準(zhǔn)確計(jì)量、減少誤差工作中，首先要加強(qiáng)管理，提高計(jì)量人員及技術(shù)人員的素質(zhì)和責(zé)任心，完善的管理、過硬的業(yè)務(wù)素質(zhì)及良好的責(zé)任心可有效減少軟件設(shè)置過程中產(chǎn)生的誤差影響因素，同時(shí)對(duì)于現(xiàn)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的一些誤差因素也會(huì)及早發(fā)現(xiàn)處理；其次配套二次計(jì)量儀表的選用應(yīng)符合GB/T 18603-2001《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》相關(guān)規(guī)定，超聲流量計(jì)的安裝使用要符合GB/T 18604-2001《用氣體超聲流量計(jì)測量天然氣流量》相關(guān)要求；三是加強(qiáng)計(jì)量系統(tǒng)日常檢修、維護(hù)保養(yǎng)工作，可有效延長系統(tǒng)使用壽命，減小計(jì)量誤差；四是技術(shù)人員宜定期采用CUI及相關(guān)診斷軟件，對(duì)超聲流量計(jì)運(yùn)行情況進(jìn)行增益值（Gain）、信號(hào)質(zhì)量（Signal Quality）、信-噪比（SNR）、流速特性（Velocity Profile）、聲速（Speed of Sound）等參數(shù)檢測，便于及早發(fā)現(xiàn)、判斷流量計(jì)運(yùn)行中的一些誤差干擾因素。
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