【摘要(yao)】超聲(sheng)波流(liu)量計(ji) 是一(yi)種常(chang)見的(de)天然(ran)氣計(ji)量設(she)備，主(zhu)要以(yi)某設(she)計工(gong)程爲(wei)例，通(tong)過對(dui)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)在天(tian)然氣(qi)貿易(yi)交接(jie)計量(liang)中的(de)測量(liang)原理(li)及方(fang)法、安(an)裝條(tiao)件、系(xi)統設(she)計以(yi)及實(shi)施效(xiao)果等(deng)一系(xi)列應(ying)用流(liu)程分(fen)析，以(yi)此來(lai)爲超(chao)聲波(bo)流量(liang)計在(zai)天然(ran)氣貿(mao)易交(jiao)接計(ji)量中(zhong)的有(you)效應(ying)用提(ti)供理(li)論依(yi)據。
1超(chao)聲波(bo)流量(liang)計概(gai)述
　　超(chao)聲波(bo)流量(liang)計是(shi)一種(zhong)以速(su)度差(cha)法爲(wei)原理(li)所設(she)計的(de)一種(zhong)液體(ti)流量(liang)測量(liang)儀器(qi)，其采(cai)用了(le)先進(jin)的多(duo)脈沖(chong)技術(shu)、信😘号(hao)數字(zi)化處(chu)理技(ji)術以(yi)及糾(jiu)錯技(ji)術，可(ke)以被(bei)廣泛(fan)應用(yong)于😍各(ge)類工(gong)業現(xian)場⚽的(de)環境(jing)中，具(ju)有計(ji)量方(fang)便、準(zhun)确以(yi)及經(jing)濟實(shi)惠等(deng)多種(zhong)優點(dian)[1]。從使(shi)用功(gong)能和(he)特點(dian)來看(kan)👨‍❤️‍👨，超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)利用(yong)信号(hao)數字(zi)化的(de)處理(li)技術(shu)，可以(yi)進一(yi)步确(que)保測(ce)量信(xin)号的(de)穩定(ding)性，提(ti)高了(le)測量(liang)的抗(kang)幹擾(rao)能力(li)，有利(li)于提(ti)高計(ji)量的(de)精度(du)，且超(chao)聲波(bo)流量(liang)計内(nei)的💋無(wu)機械(xie)傳動(dong)部件(jian)不容(rong)易損(sun)壞且(qie)不需(xu)要進(jin)行後(hou)期維(wei)護，使(shi)用🔞周(zhou)期長(zhang)。
2超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)在天(tian)然氣(qi)貿易(yi)交接(jie)計量(liang)中的(de)應用(yong)
2.1超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)的選(xuan)擇
　　爲(wei)了滿(man)足天(tian)然氣(qi)貿易(yi)交接(jie)計量(liang)的精(jing)度要(yao)求，在(zai)對其(qi)計量(liang)方式(shi)進行(hang)選擇(ze)時必(bi)須選(xuan)擇超(chao)聲波(bo)流量(liang)計。目(mu)前💔，市(shi)場💋中(zhong)常☂️見(jian)的❓超(chao)聲😍波(bo)流量(liang)計主(zhu)要包(bao)括2、4、5以(yi)及6聲(sheng)道技(ji)術，2聲(sheng)道流(liu)量計(ji)僅可(ke)用于(yu)精度(du)要求(qiu)爲1%的(de)計量(liang)中，4和(he)5聲道(dao)流量(liang)計的(de)精度(du)可以(yi)準到(dao)0.5%，而6聲(sheng)道流(liu)量☁️計(ji)的精(jing)度則(ze)可以(yi)準到(dao)0.25%，多💋以(yi)4和5聲(sheng)道流(liu)量計(ji)的應(ying)用相(xiang)對較(jiao)多，但(dan)👅随着(zhe)近年(nian)來6聲(sheng)道流(liu)量計(ji)技術(shu)水平(ping)的✂️不(bu)斷提(ti)升🌐，其(qi)逐漸(jian)被廣(guang)泛應(ying)用于(yu)實際(ji)應用(yong)中，并(bing)發揮(hui)出較(jiao)好的(de)應用(yong)效🔞果(guo)。6聲道(dao)超聲(sheng)波流(liu)🆚量計(ji)主要(yao)使用(yong)了3個(ge)平面(mian)的6個(ge)聲道(dao)進行(hang)測⛱️量(liang)，在高(gao)斯-切(qie)比雪(xue)夫理(li)論下(xia)記性(xing)排列(lie)，即使(shi)在不(bu)對稱(cheng)或者(zhe)渦🧡流(liu)的情(qing)況下(xia)也均(jun)可以(yi)實現(xian)對流(liu)速的(de)有效(xiao)測量(liang)。
2.2測量(liang)原理(li)及方(fang)法
　　從(cong)計量(liang)原理(li)來看(kan)，超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)可以(yi)使聲(sheng)脈沖(chong)在管(guan)道内(nei)實現(xian)逆流(liu)和順(shun)流的(de)傳播(bo)，通過(guo)對傳(chuan)播時(shi)間的(de)測☎️量(liang)，以此(ci)來計(ji)算㊙️出(chu)其在(zai)工作(zuo)條件(jian)下通(tong)過氣(qi)體超(chao)聲流(liu)㊙️量的(de)氣體(ti)軸向(xiang)平均(jun)流速(su)和流(liu)量，工(gong)作原(yuan)理🏃‍♀️見(jian)圖1。

　　圖1所(suo)示爲(wei)單聲(sheng)道超(chao)聲波(bo)的工(gong)作原(yuan)理圖(tu)，其中(zhong)L表示(shi)直線(xian)傳播(bo)的♍距(ju)離，x表(biao)示垂(chui)直傳(chuan)播的(de)距離(li)，D則表(biao)示管(guan)徑，聲(sheng)脈沖(chong)的傳(chuan)播時(shi)間可(ke)使用(yong)以下(xia)公式(shi)進行(hang)計算(suan)：

　　公式(shi)中，t1表(biao)示反(fan)向傳(chuan)輸時(shi)間，t2表(biao)示正(zheng)向傳(chuan)輸時(shi)間，v表(biao)示天(tian)😄然氣(qi)流體(ti)速度(du)，c表示(shi)聲速(su)，根據(ju)上述(shu)公式(shi)進行(hang)轉變(bian)，可進(jin)一步(bu)✂️得出(chu)天然(ran)氣流(liu)體速(su)度和(he)聲速(su)公式(shi)如下(xia)：

　　天然(ran)氣施(shi)工過(guo)程中(zhong)的瞬(shun)間體(ti)積流(liu)量qvf的(de)計算(suan)公式(shi)🤞如下(xia)：
qvf=vπ（D/2）2
　　其中(zhong)，qvf表示(shi)當前(qian)工況(kuang)條件(jian)下天(tian)然氣(qi)的瞬(shun)間體(ti)積流(liu)🏃‍♀️量，π（D/2）2表(biao)示管(guan)道的(de)橫截(jie)面積(ji)，通過(guo)對公(gong)式的(de)進一(yi)步轉(zhuan)變可(ke)以得(de)出qvf的(de)計算(suan)公式(shi)如下(xia)：
　　其中(zhong)，qvn用于(yu)表示(shi)标準(zhun)參比(bi)條件(jian)下天(tian)然氣(qi)産生(sheng)的瞬(shun)間體(ti)✉️積流(liu)量⭕，Pn表(biao)示标(biao)準參(can)比條(tiao)件下(xia)産生(sheng)的絕(jue)對壓(ya)力，Pf表(biao)示工(gong)作條(tiao)件下(xia)👣的絕(jue)對靜(jing)壓力(li)，Tn表示(shi)标準(zhun)參比(bi)條件(jian)下産(chan)生的(de)熱力(li)學溫(wen)度，Tf表(biao)示工(gong)作條(tiao)件下(xia)的熱(re)力學(xue)溫度(du)，Zn表示(shi)标準(zhun)參比(bi)條件(jian)✂️下産(chan)生的(de)🐆壓縮(suo)因子(zi)，Zf表示(shi)工作(zuo)條件(jian)下的(de)壓縮(suo)因子(zi)。
2.3安裝(zhuang)條件(jian)
①安裝(zhuang)溫度(du)：從安(an)裝的(de)溫度(du)條件(jian)來看(kan)，溫度(du)計的(de)安裝(zhuang)應當(dang)在-20℃～60℃的(de)🔴環境(jing)下，工(gong)作環(huan)境應(ying)當保(bao)證在(zai)-40℃～60℃，在實(shi)際安(an)❓裝的(de)過程(cheng)🆚中，應(ying)當結(jie)合具(ju)🚶‍♀️體的(de)施工(gong)環境(jing)采取(qu)相應(ying)的防(fang)曬或(huo)防凍(dong)措施(shi)。②安裝(zhuang)環境(jing)：在安(an)裝📐超(chao)聲波(bo)流量(liang)計時(shi)，盡量(liang)避免(mian)在振(zhen)✏️動的(de)環境(jing)下安(an)裝，尤(you)其是(shi)可以(yi)導緻(zhi)信号(hao)處理(li)單元(yuan)等出(chu)🔆現共(gong)振的(de)環🈲境(jing)，同時(shi)也應(ying)當避(bi)免可(ke)能存(cun)在的(de)電器(qi)噪聲(sheng)環境(jing)。③注意(yi)事項(xiang)：a超聲(sheng)波信(xin)号電(dian)纜與(yu)具有(you)強電(dian)場以(yi)及強(qiang)磁場(chang)電器(qi)設備(bei)與電(dian)纜之(zhi)間的(de)距離(li)必須(xu)超過(guo)1.5m，若設(she)備或(huo)電纜(lan)帶有(you)屏蔽(bi)的穿(chuan)金屬(shu)保護(hu)管時(shi)，二者(zhe)之間(jian)的距(ju)離則(ze)必須(xu)❓超過(guo)0.8m；b電纜(lan)的鋪(pu)設必(bi)須嚴(yan)格按(an)照工(gong)程的(de)操作(zuo)規範(fan)施工(gong)，使埋(mai)地鋪(pu)設的(de)深度(du)必🏃🏻‍♂️須(xu)超過(guo)70cm且需(xu)要埋(mai)于凍(dong)土層(ceng)下方(fang)；c自動(dong)計量(liang)系統(tong)必須(xu)根♈據(ju)工程(cheng)的實(shi)際情(qing)況，将(jiang)其設(she)置爲(wei)保護(hu)接地(di)或信(xin)号回(hui)路接(jie)⭕地等(deng)接地(di)方式(shi)，确保(bao)接地(di)方式(shi)🤩的可(ke)靠性(xing)，使接(jie)🍉地電(dian)阻符(fu)合工(gong)程的(de)标準(zhun)要求(qiu)；d流量(liang)計或(huo)儀表(biao)的安(an)裝必(bi)須嚴(yan)格按(an)照工(gong)程的(de)施工(gong)标準(zhun)，以免(mian)💚出現(xian)由于(yu)安裝(zhuang)🏃‍♂️不規(gui)範所(suo)造成(cheng)的測(ce)量誤(wu)差；e減(jian)少安(an)✂️裝過(guo)⭐程中(zhong)聲學(xue)噪聲(sheng)對測(ce)量結(jie)果或(huo)性能(neng)産生(sheng)的影(ying)響，盡(jin)量将(jiang)💋流量(liang)計安(an)裝于(yu)👨‍❤️‍👨調節(jie)閥的(de)上遊(you)處，減(jian)少其(qi)他噪(zao)音對(dui)流量(liang)計量(liang)結果(guo)産生(sheng)影響(xiang)，或通(tong)過于(yu)下遊(you)管段(duan)安裝(zhuang)彎管(guan)的方(fang)式，利(li)😍用緩(huan)沖的(de)氣量(liang)流速(su)以此(ci)來減(jian)少噪(zao)音對(dui)計量(liang)結果(guo)産生(sheng)的影(ying)響；f安(an)裝前(qian)仔細(xi)檢查(cha)流量(liang)計附(fu)近是(shi)否存(cun)在可(ke)🔴能的(de)流動(dong)脈動(dong)，并采(cai)取相(xiang)應的(de)措施(shi)減少(shao)脈動(dong)‼️對測(ce)量結(jie)果産(chan)生的(de)影響(xiang)，減少(shao)測量(liang)結果(guo)的不(bu)确定(ding)性。
2.4系(xi)統設(she)計
　　根(gen)據超(chao)聲波(bo)流量(liang)計的(de)具體(ti)測量(liang)方法(fa)以及(ji)安裝(zhuang)條件(jian)，需㊙️要(yao)針對(dui)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)、壓力(li)傳感(gan)器、溫(wen)度傳(chuan)感🔅器(qi)以💔及(ji)流量(liang)計算(suan)機分(fen)别進(jin)行系(xi)統設(she)計，設(she)計方(fang)法如(ru)下：①超(chao)聲波(bo)流量(liang)計：根(gen)據工(gong)程的(de)基本(ben)要求(qiu)，所安(an)裝的(de)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)爲💋DN250氣(qi)體超(chao)聲波(bo)流量(liang)計[2]，通(tong)過對(dui)天然(ran)氣貿(mao)易交(jiao)接計(ji)量的(de)計算(suan)，其日(ri)均氣(qi)量爲(wei)1×106m3，該超(chao)聲波(bo)流量(liang)計共(gong)計包(bao)括4個(ge)超聲(sheng)波測(ce)量聲(sheng)道，可(ke)以有(you)效實(shi)現對(dui)輸送(song)管道(dao)内天(tian)然💚氣(qi)貿易(yi)交接(jie)量的(de)有效(xiao)測量(liang)，其可(ke)以通(tong)過對(dui)超㊙️聲(sheng)換能(neng)器聲(sheng)波信(xin)号的(de)有效(xiao)利用(yong)，實現(xian)對電(dian)路以(yi)及DSP微(wei)控制(zhi)器所(suo)組成(cheng)信号(hao)處理(li)單👄元(yuan)的有(you)效采(cai)集和(he)處理(li)，并将(jiang)其轉(zhuan)換爲(wei)相應(ying)的脈(mo)沖輸(shu)出信(xin)号。②壓(ya)力傳(chuan)感器(qi)：下㊙️遊(you)😍直管(guan)段上(shang)安裝(zhuang)了壓(ya)力傳(chuan)感器(qi)，主要(yao)用于(yu)被測(ce)氣體(ti)壓力(li)的測(ce)量，輸(shu)出的(de)标準(zhun)信号(hao)爲4～20mA，利(li)用計(ji)算機(ji)将其(qi)上傳(chuan)至流(liu)量計(ji)算機(ji)上，從(cong)而用(yong)于壓(ya)力補(bu)償中(zhong)。③溫度(du)傳感(gan)器：下(xia)遊直(zhi)管段(duan)上🌏同(tong)時安(an)裝了(le)溫度(du)傳感(gan)器，以(yi)此來(lai)實現(xian)對被(bei)測量(liang)氣體(ti)溫度(du)的測(ce)量，與(yu)壓力(li)傳感(gan)器相(xiang)同，均(jun)利用(yong)計算(suan)機🔅将(jiang)其上(shang)傳至(zhi)流量(liang)計算(suan)機上(shang)，從而(er)用于(yu)壓力(li)補償(chang)中。④流(liu)量計(ji)算機(ji)：在使(shi)用🤟流(liu)量計(ji)算機(ji)對流(liu)量進(jin)行計(ji)算時(shi)，通常(chang)會利(li)用串(chuan)口通(tong)信或(huo)頻率(lü)輸入(ru)的方(fang)式以(yi)此👌來(lai)實現(xian)對流(liu)量計(ji)所統(tong)計工(gong)程流(liu)量信(xin)息的(de)有✏️效(xiao)采集(ji)和整(zheng)合，同(tong)💚時也(ye)将分(fen)别采(cai)集壓(ya)力傳(chuan)感器(qi)以及(ji)溫☔度(du)傳感(gan)器所(suo)上傳(chuan)的相(xiang)關數(shu)據信(xin)息，所(suo)有的(de)數據(ju)采集(ji)以及(ji)信号(hao)輸送(song)等方(fang)式均(jun)符合(he)國家(jia)的相(xiang)關規(gui)定💘，且(qie)内部(bu)💋的系(xi)統軟(ruan)件具(ju)有設(she)計合(he)理性(xing)，計量(liang)管理(li)功♈能(neng)齊全(quan)等💃🏻特(te)點🍓，擁(yong)有安(an)全的(de)數據(ju)庫，且(qie)計算(suan)機的(de)儲存(cun)功能(neng)較爲(wei)龐大(da)，可以(yi)有效(xiao)實現(xian)對被(bei)測量(liang)各種(zhong)曆史(shi)數據(ju)的儲(chu)存🏃🏻以(yi)及相(xiang)關📧配(pei)置🥰參(can)數的(de)修改(gai)等，具(ju)有💞良(liang)好的(de)電磁(ci)兼容(rong)性。其(qi)中，計(ji)算機(ji)的體(ti)積量(liang)運算(suan)采取(qu)了多(duo)種氣(qi)體壓(ya)縮因(yin)子的(de)計算(suan)方式(shi)，且根(gen)據不(bu)同✏️的(de)特定(ding)場所(suo)均有(you)其所(suo)符合(he)的計(ji)算方(fang)式。
2.5運(yun)行維(wei)護
　　運(yun)行維(wei)護作(zuo)爲确(que)保超(chao)聲波(bo)流量(liang)計穩(wen)定運(yun)行的(de)主🚩要(yao)工作(zuo)環節(jie)，針對(dui)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)的維(wei)護主(zhu)要以(yi)《GB/T18604-2014用氣(qi)體超(chao)聲流(liu)量計(ji) 測量(liang)天然(ran)氣流(liu)量》[2]中(zhong)的運(yun)行維(wei)護和(he)保養(yang)要求(qiu)進行(hang)運行(hang)維護(hu)，并定(ding)期對(dui)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)、溫度(du)傳感(gan)器以(yi)👨‍❤️‍👨及壓(ya)力傳(chuan)感器(qi)等進(jin)行統(tong)一的(de)維護(hu)和保(bao)養，針(zhen)對不(bu)同設(she)備的(de)保養(yang)👣操作(zuo)流程(cheng)等進(jin)行詳(xiang)細的(de)規範(fan)，做出(chu)💋明确(que)的規(gui)定。
2.6實(shi)施效(xiao)果
　　根(gen)據《GB/T18604-2014用(yong)氣體(ti)超聲(sheng)流量(liang)計測(ce)量天(tian)然氣(qi)流量(liang)》中的(de)規❓定(ding)，對超(chao)聲波(bo)流量(liang)計的(de)實際(ji)運行(hang)效果(guo)進行(hang)分析(xi)，結果(guo)從計(ji)量準(zhun)确性(xing)來看(kan)，經過(guo)1周的(de)運行(hang)，其所(suo)計量(liang)的♻️準(zhun)确性(xing)相對(dui)較高(gao)，且在(zai)使用(yong)的過(guo)程中(zhong)并未(wei)進行(hang)維護(hu)，相較(jiao)于傳(chuan)統的(de)标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計，超(chao)聲📐波(bo)流量(liang)計⭐發(fa)揮出(chu)了更(geng)高的(de)計量(liang)準确(que)性，且(qie)不确(que)定因(yin)素相(xiang)對💯較(jiao)少。從(cong)計量(liang)的可(ke)靠性(xing)來看(kan)，由于(yu)超聲(sheng)波流(liu)量🔱計(ji)在使(shi)用前(qian)采取(qu)了設(she)計的(de)方式(shi)設定(ding)了具(ju)有針(zhen)對性(xing)的計(ji)量系(xi)統方(fang)案，因(yin)此🍓通(tong)過其(qi)在流(liu)程區(qu)域内(nei)于标(biao)準👈孔(kong)闆流(liu)量計(ji)的串(chuan)聯，結(jie)果發(fa)現超(chao)聲波(bo)流量(liang)計所(suo)産生(sheng)的誤(wu)差明(ming)顯低(di)于标(biao)準孔(kong)闆流(liu)量計(ji)，進一(yi)步體(ti)現出(chu)了超(chao)聲波(bo)流量(liang)計的(de)實際(ji)應用(yong)高效(xiao)果。
3結(jie)語
　　綜(zong)上所(suo)述，通(tong)過對(dui)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)在天(tian)然氣(qi)貿易(yi)交接(jie)計⭐量(liang)中的(de)應用(yong)分析(xi)，将爲(wei)其他(ta)工程(cheng)内的(de)超聲(sheng)波流(liu)量👅計(ji)應用(yong)提✉️供(gong)有效(xiao)的理(li)論依(yi)據，從(cong)而爲(wei)提高(gao)我國(guo)的天(tian)然氣(qi)貿易(yi)交接(jie)計量(liang)精細(xi)化管(guan)理水(shui)平産(chan)生了(le)積極(ji)的影(ying)響，爲(wei)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)日後(hou)的廣(guang)泛應(ying)用和(he)推廣(guang)做出(chu)了巨(ju)大的(de)貢獻(xian)

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