本文介紹了DANIEL超聲波流量計(jì)工作原理，并結(jié)合中石化西北油田分公司某配氣門站現(xiàn)場實(shí)際使用情況，對噪聲及氣質(zhì)條件對超聲波流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響進(jìn)行了分析并制定了控制對策．

1.．前言

中石化兩北油田分公司某配氣門站采用目前比較先進(jìn)的DANIEL氣體超聲波流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量交接。超聲波流量計(jì)有著其它流量計(jì)不可比擬的優(yōu)勢，為了使其優(yōu)勢在實(shí)際生產(chǎn)中得到更好的應(yīng)用，我們通過對其工作原理進(jìn)行分析，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對影響計(jì)量準(zhǔn)確度的若干因素進(jìn)行了分析并制定控制對策，尋求***佳的運(yùn)行狀態(tài)．實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益***大化目標(biāo)。

2．超聲波流量計(jì)測量原理

DANEL超聲波流量計(jì)是時(shí)間直通式超聲波流量計(jì)，聲波由一個(gè)探頭發(fā)

射，另一個(gè)接收，不經(jīng)管壁反射，聲波由上游向下游傳輸?shù)臅r(shí)間f由于聲波被氣流推動)小于聲波由下游向上游傳輸?shù)臅r(shí)間(聲波被氣流反向阻擋)，通過上、下游測得的傳輸時(shí)間差可以計(jì)算出氣流的平均速度，從而計(jì)算出氣體流量。

3．影響計(jì)量準(zhǔn)確度的現(xiàn)場因素分析

根據(jù)超聲波流量計(jì)的工作原理及現(xiàn)場運(yùn)行情況分析，噪聲干擾、氣體所含雜質(zhì)對超聲波流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)準(zhǔn)確度影響較為明顯。

3．1噪聲

某配氣門站發(fā)現(xiàn)–臺3400型超聲波流量計(jì)工作不正常，瞬時(shí)流量頻繁出現(xiàn)漂移，上下游計(jì)量結(jié)果偏差較大。使用Meterlink軟件連接超聲波流量計(jì)后，發(fā)現(xiàn)各個(gè)聲道工作狀態(tài)均不正常，A、B和C聲道出現(xiàn)黃色警示，D通道出現(xiàn)紅色報(bào)警：噪音干擾來自超聲波流量計(jì)上游。經(jīng)分析，造成該情況產(chǎn)生的原因?yàn)楝F(xiàn)場工藝管線連接中，流量計(jì)與調(diào)壓閥為直管段連接，并且距離較近，調(diào)壓閥所產(chǎn)生噪音對流量計(jì)計(jì)量產(chǎn)生影響。

根據(jù)超聲波流量計(jì)原理，結(jié)合實(shí)際情況具體分析如下：3．1．1噪聲產(chǎn)生的原因由于具有較大壓降的(調(diào)壓閥)或氣液過濾器(分離器)等設(shè)備能夠產(chǎn)生一定頻率范圍的超聲波噪聲，當(dāng)噪聲的頻率范圍在超聲波流量計(jì)的工作頻率范圍內(nèi)時(shí)，就會對流量計(jì)的信號檢測系統(tǒng)產(chǎn)生影響， 如果不及時(shí)處理，會導(dǎo)致流量計(jì)傳輸時(shí)間的測量錯(cuò)誤，從而引起計(jì)量的失?。肼暜a(chǎn)生的大小依據(jù)閥門、氣液過濾器的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)壓降的不同而不同。產(chǎn)生的噪聲一旦形成．就會沿著閥門、氣液過濾器的前、后管壁傳播．當(dāng)前、后有足夠的壓降時(shí)(卸／P a O．5)，噪聲干擾會使超聲波無法按照正常的次序完成超聲波脈沖的接收。

3．1．2噪聲對超聲波流量計(jì)的影響流量計(jì)本身的超聲波工作范圍在80—180Ⅺiz之間，中心頻率為120KHz，對于四聲道、八個(gè)探頭的超聲波流量計(jì)而言，對于相同的頻率噪聲反應(yīng)狀況是不同的，不能簡單的通過一個(gè)參數(shù)反映噪聲對流量計(jì)的影響。當(dāng)過濾器／閥門／管道等組成的系統(tǒng)的噪聲信號不在此范圍內(nèi)，流量計(jì)的計(jì)量不會受到任何影響；當(dāng)閥門，管道等組成的噪聲信號在此范圍內(nèi)時(shí)，流量計(jì)的計(jì)量可以通過信號濾波器和整形來減小閥門，管道系統(tǒng)噪聲的影響，但當(dāng)噪聲頻率在120 KHz時(shí)，會導(dǎo)致流量計(jì)無法獲取正常的計(jì)量信號，從而影響計(jì)量。

3．2天然氣氣質(zhì)對超聲波流量計(jì)計(jì)量的影響隨著氣田、管道行業(yè)發(fā)展，天然氣凈化水平日漸提高．國內(nèi)天然氣分輸站大部分都建設(shè)有旋風(fēng)分離器和過濾分離器，除去天然氣中的大顆粒雜質(zhì)、粉塵和液態(tài)水。但在超聲波流量計(jì)長期運(yùn)行中，仍有不少的臟污逐漸的堆積在探頭上，對計(jì)量形成影響。

某配氣門站發(fā)現(xiàn)一路超聲波流量計(jì)運(yùn)行不穩(wěn)定，流量信號時(shí)有時(shí)無。使用Mctcrlink軟件連接超聲波流量計(jì)后，發(fā)現(xiàn)ABCD四個(gè)聲道均出現(xiàn)紅色報(bào)警，導(dǎo)致流量計(jì)無法計(jì)量。 拆出流量計(jì)探頭后發(fā)現(xiàn)，管道內(nèi)天然氣氣體氣質(zhì)太臟，粉塵太多，導(dǎo)致探頭被粉塵包住，無法正常計(jì)量。對探頭進(jìn)行清理后，再次查看探頭工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)探頭恢復(fù)正常工作。

根據(jù)超聲波流量計(jì)原理，結(jié)合實(shí)際情況，可以總結(jié)出氣體雜質(zhì)對超聲波流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確度影響如下：

1、由于超聲波在不同介質(zhì)中傳播速度不一致，在探頭上沉積粉塵、固體污垢后，流量計(jì)檢測到的上下游換能器之間的距離變小，根據(jù)公式(2)，計(jì)算得到流速偏高，計(jì)量結(jié)果偏大。

2、根據(jù)超聲波流量計(jì)原理可知，管道內(nèi)徑誤差會引起計(jì)量結(jié)果偏差。當(dāng)固體雜質(zhì)、鐵銹等物質(zhì)附著在筒體內(nèi)壁后，減小了內(nèi)徑，導(dǎo)致管道實(shí)際橫截面積減小，根據(jù)公式(3)，計(jì)算得到計(jì)量結(jié)果偏高。

3、探頭積塵嚴(yán)重時(shí)，會導(dǎo)致超聲波流量計(jì)無法計(jì)量。

4、減小影響因素的控制對策

針對已安裝使用Daniel超聲波流量計(jì)系統(tǒng)中存在問題，為了使儀表能夠在其性能范圍內(nèi)準(zhǔn)確計(jì)量，我們提出如下改進(jìn)建議：

4．1減少噪音

a)考慮到過濾器／閥門等組成的系統(tǒng)噪聲對超聲波流量計(jì)可能產(chǎn)生的影響，應(yīng)盡可能將計(jì)量儀表和過濾器等易產(chǎn)生噪聲的設(shè)備分離。

b)在流量計(jì)與產(chǎn)生噪聲設(shè)備間增加消除噪聲的設(shè)備(消音器)、匯管或

安裝‘T型頭．以減少過濾器等產(chǎn)生的噪聲對流量計(jì)的影響。注意：‘T’型頭的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)具體工藝流程、工藝操作條件、閥門類型、壓降等因數(shù)綜合考慮后，確定‘叮”型頭的結(jié)構(gòu)和形式。

c)使用超聲波信號濾波器、整流器對噪聲信號進(jìn)行處理。但作用有限。4．2加強(qiáng)流量計(jì)運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定性

d)所有信號線屏蔽線按自控儀表規(guī)范進(jìn)行接地。

e)定期標(biāo)定溫度變送器，壓力變送器，增加在線分析儀。

0定期清洗流量計(jì)探頭、整流器、直管段。

g)對天然氣氣質(zhì)進(jìn)行前段過濾t保證探頭干凈度。