庄园亿
常州检验检测标准认证研究院 江苏省，常州市 213000
摘要：本文首先针对超声波流量计在天然气贸易外销计量中的应用进行全面探索，并且以此作为基础条件，全面建设超声波流量计远程诊断系统。同时根据某天然气计量设备和现场实际案例开展详细总结和探索，进一步分析超声波流量计的计量性能、气体流态等设备和技术的基础维护方式。
关键词：超声波流量计；天然气计量；涡流流量计；流量数据
一、超声波流量计种类
（一）涡流流量计设备
在天然气物质计量技术技术和设备应用中，涡轮流量计是一种高效率、高速度模式流量计方式，其首先将流速转化为涡轮基础转速，随后将转速有效转化为与基础流量成正比的电源信号，同时根据单位时间内的脉冲数量以及累积脉冲数量相互结合，进而获取瞬间流量数据以及累积流量数据。在天然气计量运转过程中，涡轮流量计技术测量精准程度相对较高，并且技术流通能力较大，所以被广泛的使用在天然气物质计量中，然而该技术在实际操作时，对于检测气体的洁净度要求相对较高，流量计内部轴承为可动部件，颗粒杂质容易对流量计造成损坏
（二）超声流量计设备
气体超声波流量计设备和系统主要由流量计表结构体、电子控制组件、微型处理以及转换设备组成，目前，使用相对比较广泛的则是时差式超声波流量计设备和技术，其中由于超声流量计测量数据量程宽、设备无机械管理零部件、具有较高抗腐蚀性、系统运转稳定等相关特点，所以被企业全面应用，但是该技术所需要搭配设备属于高精尖设备，因此经济支出同样相对较高[1]。
（三）孔板流量计设备
在天然去流量计量实施工程中，孔板流量计属于压力差流量计模式，该技术主要通过有效测量天然气物质测量前与测量后之间的压力差距，进一步根据流量与压力差的正方向比较管理进一步测量介质流量。所以在孔板流量计设备投入使用过程中，整个流量计设备主要由节流装置、差压变送器以及流量数据显示设备共同构成，由于 孔板流量计设备普遍具备操作简单、系统稳定、使用时间较长、价格投入较为低廉等相关优势和特点，所以成为现阶段天然气计量的重要技术之一，然而此种技术的数据精准程度相对较低，因此技术人员在日常操作时需要选择适合的操作方式，防止设备使用过程中腐蚀、磨损、污油和引压管等因素会带来较大的测量误差。
二、超声波流量计工作原理
（一）气体流量数据计算
在天然气超声波流量数据计算实施过程中，其声波物质从本质上看属于一种机械辐射能量，其主要以物质作为基础载体，进而产生纵向压力波长，其中如果设备不断产生震动后，其能量与接触介质之间产生相互接触后，则会产生声波物质，其中声波物质所通过某介质的基础速度效率则被称为声速。超声波在天然气流量数据计算中，基础频率需要保证在2000赫兹以上，进而远远大于干扰频率[2]。
天然气流量计系统运转环节中，超声波流量计主要以详细测量声波在流动物质中，主要传播时间与流量的关系作为基础原理，其中天然气每一个测试通道在使用交替发射以及信号接收设备时，需要将两个设备所产生的声波信号相互结合，其中声波在流体结构中的实际传播速度主要由介质静止状态下的声音速度与立体流向相互构成，因此声波由上游向下游传输的间小于声波由下游向上游传输的时间，这个时间差与流体的流速存在关系，通过从上下游测的的传输时间可以计算出流体的速度和声波的速度。
（二）信号质量水平
在天然气流量计设备和系统运作时，信号质量主要指的是设备先找通道标志将所产生的脉冲数据的基础接收程度，其中每一个接收的信号都需要以流量作为基础计量方式，进而成为表现仪表性能的基础参数之一。因此当出现一下情况和环境时，设备所产生的信号质量水平可能会产生不良影响。
比如：天然气流量计运作中，其物质流动基础条件产生了转变，并且在高速流动状态下，设备会对不同流动速度之间产生剪切效果，进而成为非规则流型，此时天然气流量计设备内部结构腔体会对外部环境声道产生边缘效应，进而造成信号质量不断降低，产生严重的质量问题和不足。除此之外，信号质量在接受和传输环节上，极易受到外界环境或者因素的影响，加上现阶段气体介质本身条件相对较多，因此气体内部一旦产生颗粒状态或者液滴状态的污染物质，则会导致信号不断分散、减弱等情况出现。如果信号质量不断减少小于100%时，则需要进一步检查超声波流量计，可从减小流速、分析超声噪音产生的原因和途径、控制介质流动条件等方面排除超声波流量计的故障。
（三）信号噪声比
在天然气计量检测和操作中，信噪比主要指的是设备能够接收到信号数值与外部环境噪声数值之间的基础比例，一般情况下，超声波流量计正常运转过程中，所产生的信号噪声比数值相对较高，为此如果出现低信噪比时意味着背景噪音的出现，可能存在控制阀噪声或是超声波换能器脏污需要清洗等情况。
三、超声波流量计应用策略
（一）型号选择
为了进一步保证超声波流量计运转质量和水平，其流量计基础流量测试标准范围需要根据气体实际情况进行详细确定，其中被测试的天然气物质基础流速范围需要保证在0.3米左右，为此技术人员实际安装设备以及气体检测过程中，其流速需要按照生产厂家规定的流速范围开展日常检测和型号选择[3]。
（二）设备安装
超声波流量计在实际安装和应用时，需要最大限度防止设备振动、噪声以及存在电磁环境等相关问题产生，为此设备压力调整过程中，其流量计需要安装在调节阀门的上方，才能保证其正常运转，除此之外，为了进一步确保流量计使用安全系数，流量计设备在现场性能测量和使用过程中，需要尽可能满足测试现场性能基础需求，并且流量计设备上、下游应安装足够长的直管段，必要时安装流动整流器。在环境较脏的场合，可在流量计的上游安装气体过滤器。
（三）日常维护
超声流量计在安装过后，需要技术人员定期开展一系列设备维修和养护工作，进一步查看超声流量设备表面是否产生污渍，信号处理区域是否可以正常运转和操作，其声道区域是否产生故障问题和不足，零流量数据测量是否标准等相关方面。同时由于流量计设备在系统连接模式确定中，需要通过串口信息通信结构，比如：信噪比、流速、声速、状态以及数据测量等，为此技术人员想要保证设备日常维护效果，还需要定期检查以上设备和区域。
（四）实际案例
我国某某计量交接站，在超声波计量设备和系统上，主要使用四通道超声流量计量装置，所以在日常维护方面上，首先将各个通道进行拆卸或者更换，并且针对流量计开展全面诊断时，由于超声波物质在两种不同类型的介质密度结构下，其传播速度同样相同，所以四个通道的声音传播速度应该基本相同，但是设备在实际运转过程中，四个通道所产生的传播速度具有明显差异性，其中Ｂ通道上端和下端声波传输时间明显高于Ｃ通道上下游传播时间。为此技术人员将Ｂ通道声波换能器重新拆卸，进而由于设备内部结构属于螺纹状态，所以连接位置产生大量灰尘，导致换能器未能安装到位，所以声波传输实际距离已经大于标准距离，为此技术人员需要将传输通道进行全面清晰，将换能器重新安装到位后，对流量计进行诊断，保证流量计恢复正常。
结束语：
由此可见，在实际选用流量计时，要从计量介质、流量计价格、维护费用、计量精度、使用环境等方面进行综合考虑，选择经济实用的流量计。 随着超声波计量系统的不断发展和完善，超声波流量计在天然气计量中的应用也将越来越广泛，尤其在大口径、高压力长输天然气管道应用中，超声波流量计具有较大的优势。
参考文献：
[1]曹洪超. 在线色谱数据共享在天然气计量中的应用[J]. 石油化工自动化, 2020, 056(001):43-45.
[2]刘博韬. 噪音对超声流量计计量性能的影响及其改进措施[J]. 石油工业技术监督, 2020, 036(004):25-28,36.
[3]常艳兵, 胡连锋. 新型多管路超声波流量计量撬的研制与应用[J]. 石油化工自动化, 2020, v.56;No.293(01):59-62.