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科學技術的發展和流量測試技術研究的深入，近幾年來氣體超聲流量計的問世引起了流量界廣泛的興趣。美國 AGA 于 1998 年發布了 AGA9 號報告〈〈用多聲道超聲流量計測量天然氣流量〉〉；之后不久 ISO 于同年12月也發布了 ISO/TR- 12765〈〈用時間傳播法超聲流量計測量封閉管內的流體流量〉〉技術報告。為了適應我國西部天然氣開發，滿足西氣東輸工程的要求，我國于2001年內編制了 GB/T 18064〈用氣體超聲波流量計測量天然氣流量〉〉的國家標準。 同時，為了驗證該類型流量計的性能，西南油田分公司率先首批有針對性地引進了國外二個公司的超聲流量計產品，并在華陽天然氣流量測試中心，對其性能進行了系統測試，之后在典型站場上進行了工業性試驗，為今后該類型流量計在我國天然氣領域中的推廣使用提供了寶貴經驗。 準確地進行天然氣流量測量是企業部門進行經濟分析，降低運行成本的關鍵一環，直接地影響著一個企業的經濟效益，倍受供需雙方關注。隨著世界能源供求日益緊張；人們都十分關心并尋求一種精度高，適應性強的流量計來測量天然氣流量，以維護企業的利益。 超聲流量計自投放市場以來，與目前其他類型流量計相比，顯然有著更多更好的性能特性，因而倍受人們青睞。近幾年，在北美及加拿大新建設幾條大型輸氣管道工程中，如 AIIiance 管線、 Vector 管和北部邊疆等管道工程中已開始用超聲流量計，作為貿易計量，應用效果已得到證實。最近二、三年來，我國先后從國外引進了超聲流量計約30臺，西南油田分公司占三分之一。據不完全統計，我國目前所使用的超聲流量計約占世界使用量的15%,可見我國流量界是相當關注這一新型流量儀表。目前，正在擬建中的新疆輪南至上海的西氣東輸工程，貿易計量的首選流量計為超聲流量計，口徑 DN250"300mm ；中小型站場選用 DN50"200mm 渦輪流量計。隨著我國天然氣工業的發展，超聲流量計在天然氣工業領域中的應用前景看好。 隨著科學技術發展，出現新型流量計是必然的。然而由于天然氣流量測量技術本身涉及面廣，隨著對象不同，對流量計有著不同的要求，也就是說客觀上多種流量計并存，才能滿足不同場合和層次的需求。盡管超聲流量計與目前使用廣泛的孔板流量計相比，有著更多的優點，主要反映在有較低的系統基本投入，雙向測量，大量程比，無壓損，無可動部件和高精度等。但由于孔板流量測量技術歷史悠久，標準化程度高，使用簡單可靠，一般無特殊要求時無須標定等特點。由此可見，盡管超聲流量計已問世，它只能起到互補作用，可以肯定不可能完全替代。在今后相當長一個時期內，由于種種因素的制約，特別是標定不能獲得妥善解決之前，孔板流量計仍是天然氣計量主要手段之一。 任何一種新型流量計多獲得工業化應用和認可都要歷經一個相當長的過程，這也就意味著人們一方面對它的認識，另一方面流量計本身與應用中所暴露出來的問題，能否得到滿意的解決。就超聲流量計而言，仍有一些實際使用中的工作需要做，超聲流量計工業化試驗試用還需要進一步開展。盡管目前發布有 AGA N09 號報告， ISO 發布有 TR12765 技術文件，我國也制定了相應的 GB/T18604 標準。從工業化，標準化應用角度來看，超聲流量計要獲得工業上廣泛應用，還應當解決以下三個方面問題。 針對工業流場上游側不同類型阻力件產生的影響，如何合理確定不同情況下流量計上游直管段長度；操作壓力、溫度及氣體組分的變化對流量測量影響及校正辦法；不同雷諾數速度分布剖面修正系數精確確定和流量計主體幾何尺寸誤差所帶來對精度的影響。探頭電氣特性的穩定性及探頭的互換性等。 從超聲流量計的結構和測量原理來看，這種速度型流量儀表可以實現“干標”。這是因為流量計腔體幾何尺寸 D 和聲道長度尺寸 L 和 X 值 (X 代表傳感器間的軸向長度 ) ，利用目前的測量技術及手段，幾何尺寸是可以獲得準確測定。如果電子電路和傳感器的性能獲得準確測量，傳感器組件的電氣特性穩定并具有可互換性，那么“干標”就可獲得實際的應用。然而，目前仍沒有足夠技術措施和理由來證明這一點，也就是未就“干標”達成共識。當前，在北美、南美、歐洲、對貿易計量的超聲流量計供需雙方都要求有足夠的測量精度，基于合同雙方這一要求，可信賴辦法還是要標定。對于口徑較小的氣體超聲流量計 (DN＜300mm) 利用目前國內、外已建標定裝置進行標定雖然可以辦到；對于口徑大于 DN300 ，高壓大流量標定裝置目前還很難辦到。 從實際應用角度出發，將流量計從現場卸下來運到標定中心去標定，對于用戶來講是一種極大的負擔，而且每標定一次費用是相當高的，相比之下大口徑流量計其費用占有更高百分比。從制造廠角度來看，為了使流量計的測量誤差或系統誤差達到最小，為了滿足精度，出廠前要進行標定，這將產生附加的產品成本。根據導由于管徑、壓力、投資及標定系統運行費用等多方面原因和所需考慮的條件，目前世界上很難找到有幾套裝置能標 DN300mm 以上的超聲流量計。這無疑將制約大口徑超聲流量計的應用和中小口徑超聲流量計的廣泛使用。鑒于這一情況，在選用超聲流量計一定要權衡利弊，特別是流量計定期標定問題。 “干標”與流量標定不同，它不是利用標準表或參比表來檢查所用流量計的結果。為了解決這一問題，為流量計廣泛使用鋪平道路，國外超聲流量計制造廠家致力于“干標”法的研究。目前，一般出廠前無特別要求都是采用“干標”法，主要包括； 1、流量計幾何尺寸的檢定。為保證流量計的精度，聲道長度 L 和聲道與介質間夾角是非常重要的基本參數，精確控制測量公差將改善精度，這一點在目前條件下是可以采用高性能設備獲得。精確的幾何尺寸是提供電子線路組態的基礎。 2 、電子線路與探頭（傳感器）性能測試。一方面是檢測其性能指標是否符合設計規定要求，更重要是復核其性能指標穩定性，即電子部分的穩定度是否滿足要求。電子線路和探頭性能穩定度是超聲流量實現“干標”和探頭具有良好互換性的關鍵。這也是目前能否實現“干標”的主要矛盾。 3、零流量檢查。當沒有流量時，流量計的示值應當為零，而且應當有良好的重復性。當然，在測試時應當保證在熱穩定環境中進行。當在現場管路中進行時，應將流量計上下游閥門處于關閉狀態下進行，保證閥門不漏，避免流量計處于日光暴曬下。 4、聲速／聲程標定，當氣體的溫度、壓力和氣體組分保持不變時，不管流量多少，聲速將是恒定值。為了獲得準確的聲速值，流量計用一種帶恒壓和已知組分的氣體。在工廠條件下，一般要按用戶提供組分進行這一標定是很困難，能辦到費用也很高，況且一般用戶在實際使用流量計時組分是有變化的。為此，在工廠內一般是采用諸如純 N2 氣(99.995)來進行這一工作。看來研究壓力、溫度及組分變化而帶來影響和修正是十分必要的。 目前，國外主要超聲流量計廠家會同有關研究部門開展“干標”的試驗研究工作，取得了一定的成果，但要作為一種可信賴和標準化的方法列入公認的標準中還需要進行大量研究驗證。 |
