摘要:超聲流量計前置管段主要起到穩(wěn)定氣流的作用，利于超聲流量計更準確的計量、但是如果超聲流量計直管段臟污，導致流態(tài)的變化，則不能保證流量計準確的計量本文介紹了氣體超聲流量計前直管段的作用，以及直管段臟污對計量的影響，對進一步研究超聲流量計的準確計量具有一定參考意義。
    1、概述：
    隨著我國天然氣工業(yè)的蓬勃發(fā)展國內(nèi)及跨國天然氣管道大規(guī)模建設浮充量計的需求迅速增長多聲道氣體超聲流量計因其精度高、重復性好、量程大、無壓損、無可動部件、維護簡便、部件不易老化、可長期穩(wěn)定運行等諸多優(yōu)勢逐漸成為我國中高壓天然氣管道貿(mào)易計量的主要流量計廣泛用于我國天然氣計量的超聲流量計以傳播時間差法為原理并經(jīng)過技術發(fā)展基本都具備自診斷功能并保留報警記錄然而超聲流量計，作為現(xiàn)代電子技術和聲學技術相結合的高科技產(chǎn)品河通過對其一系列特性參數(shù)的診斷分析來判斷其運行狀態(tài)和計量性能2007年修訂的AGA Nag報告第2版提出了影響超聲流量計運行狀態(tài)的參數(shù)、明確了為保證其計量性能需滿足的一些指標」J G 1030- 2007可超聲流量計加檢定規(guī)程參考國外的通常做法結合國內(nèi)實際情況池引入了使用中檢驗的理念對檢定周期和檢定方法進行了改革規(guī)定了若每年都在現(xiàn)場對超聲流量計進行使用中檢驗超聲流量計的檢定周期可從2年延長至6年但該規(guī)程并沒有詳細給出使用中檢驗的池沒有給出對檢驗數(shù)據(jù)的具體處理方法使用中檢驗的方法由法定計量檢定機構選擇。
    隨著超聲流量計的在線監(jiān)測手段不斷完善使超聲流量計通過在線診斷實現(xiàn)使用中檢驗在技術上成為可行聲速檢驗則是***為經(jīng)濟的使用中檢驗手段開展現(xiàn)場流量計聲速檢驗必將有效減少流量計檢定的花費既節(jié)約生產(chǎn)成本也減輕檢定機構的檢定壓力但是流量計直管段臟污導致流量計在使用中檢驗的某些數(shù)據(jù)不能通過而導致該臺流量計聲速檢驗未通過,超聲速檢驗的作用完全不能發(fā)揮出來同時會影響計量的準確性。
    2、傳播時間差法超聲流量計的測量原理：
    超聲流量計以測量聲波在流動介質(zhì)中傳播時間和流量的關系為原理通常認為聲波在流體中的實際傳播速度是有介質(zhì)靜止狀態(tài)下聲波的傳播速度和流體軸向平均流速V,在聲波傳播方向上的分量組成按圖1所示.流和逆流傳播時間與各量之間的關系是：

    對于多聲道超聲流量計將每個聲道測得的氣體流速v; a 1 Z，…k ;J用數(shù)學的函數(shù)關系聯(lián)合起來河得到管道平均流速的估計值v乘以過流截面積A即可得到體積流量qV的表達式:
qv=Av其中:

    3、聲速檢驗法考察內(nèi)容：
    聲速檢驗法并不是簡單地測量聲速值與理論聲速值偏差小到一定范圍就能完全判定流量計是否正常工作而是對超聲流量計進行全面檢查的方法其中有多項參考指標其中包括: 
   3.1、檢查超聲流量計自診斷參數(shù)，主要包括:各聲道測量聲速差、信噪比、增益值、接收率、流速剖面系數(shù)、對稱性、漩渦角等保證超聲流量計各電子部件工作正常、表體內(nèi)壁和換能器表面潔凈、消除噪音、氣體流動穩(wěn)定、流態(tài)良好等。
   3.2、檢查超聲流量計配套的組分測量設備、壓力測量儀表和溫度測量儀表使其滿足準確度要求并工作正常    3.3檢查超聲流量計聲速偏差(各聲道測量聲速的平均值與理論聲速的偏差,E )、各聲道測量聲速與平均聲速的偏差(Ek)、各聲道測量***大聲速差(E動AGA Nag報告要求「<0.2% , E<0.5rrs。
    由此獲得的檢驗數(shù)據(jù)經(jīng)過一定處理后再對比相關指標加都能滿足則判斷超聲流量計計量性能滿足要求無需進行實流檢定河以延長檢定周期。
    4、流量計直管段臟污對聲速檢驗法的影響：
    超聲流量計對直管段的要求是比較高的超聲流量計的根本原理是利用成熟的數(shù)學模型進行計算進而準確測量而其進行準確測量的前提是流體在通過流量計時必須形成典型的流速分布(層流流速分布和湍流流速分布)而當流體經(jīng)過彎頭、三通、閥門等阻流件時流速分布會發(fā)生畸變和產(chǎn)生旋渦這種情況下的流速在管道的任何一截面都是不同和隨時變化的道管段的作用就是將這些發(fā)生畸變和產(chǎn)生漩渦的流體變成典型流速分布特證超聲流量計的準確計量。
    氣體在管道中流動由于管壁的摩擦靠近管壁部分的流速較低靠近圓心的流速較高將流速簡化為三個區(qū)域加圖2所示。
從管道橫截面可以看到如圖3所示的氣體流速分布    如圖4超聲流量計通過在界面上的四個不同位置分別測量管道內(nèi)不同位置的流速并通過權重因子算出平均流速    其中剖面系數(shù)是使用中檢驗很重要的參數(shù)之一.面系數(shù)的算法如下:

    天然氣內(nèi)含有雜質(zhì)是不可避免的，即使經(jīng)過層層過濾稍大點的雜質(zhì)均被過濾掉了但是小的雜質(zhì)依然會存在經(jīng)過多年運行管道內(nèi)壁附著雜質(zhì)是必然的而流量計直管段的臟污導致管壁的光滑度受到嚴重影響在臟污情況下靠近管壁的氣體的流速會受到明顯影響因為阻力變大而流速變慢而靠近圓心位置的氣體流速受到的影響則微乎其微技照公式(6)的算法所以剖面系數(shù)在流量計直管段臟污后會明顯變大。
    則不符合則聲速檢驗無法通過另一方面因為需要大量的應用數(shù)據(jù)積累和分析所以這需要管道運行單位、流量計檢定機構和流量計制造商共同研究探索。
    5、結論及建議：
    直管段的臟污，直管段內(nèi)壁光滑度受到影響其流態(tài)的穩(wěn)定性也必然受到影響,不能給流量計計量創(chuàng)造***佳的計量環(huán)境必然影響計量的準確性所以聲速檢驗法對剖面系數(shù)有明確要求超過一定范圍則聲速檢驗不能通過需要重新送檢但是流量計的剖面系數(shù)偏大僅是因為直管段的臟污造成，即是流量計重新送檢在實驗室流量計檢定合格但是安裝到現(xiàn)場后還會因為剖面系數(shù)的偏大導致流量計聲速檢驗不合格所以需要根據(jù)通過直管段天然氣的臟污程度及運行時間長短定期對流量計直管段進行清洗保證通過流量計的流體形成典型的流速分布，才能保證計量的準確性，同時使其聲速檢驗通過延長其檢定周期，有效減少流量計檢定的花費既節(jié)約生產(chǎn)成本也減輕檢定機構的檢定壓力。