超聲波流量計計量系統(tǒng)性能的主要影響因素

張 偉 修 蕾 趙洪濤 李云龍 王世新

（丹東東方測控技術(shù)股份有限公司，遼寧 丹東118000）

0 引言

隨著科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，多種類型的流量計應(yīng)運(yùn)而生，其中超聲波流量計是比較新型的計量和檢測儀器，在針對天然氣進(jìn)行檢測的過程中，能夠發(fā)揮十分顯著的優(yōu)勢。在超聲波的流量計計量過程中，因為運(yùn)行過程中涉及特別多的影響因素，因此嚴(yán)重影響其性能的發(fā)揮。所以，要高度關(guān)注相關(guān)內(nèi)容，著重做好相關(guān)影響因素的制約和控制工作，這樣才能使其計量質(zhì)量和效果更為精準(zhǔn)，進(jìn)而發(fā)揮其應(yīng)有的效能。

1 超聲波流量計計量系統(tǒng)性能的主要影響因素

通過相對應(yīng)的調(diào)研和實踐論證，能夠充分看出，在超聲波流量計計量系統(tǒng)運(yùn)行過程中，對其性能和質(zhì)量造成影響的因素涉及很多方面，例如，噪聲、臟污等一系列相關(guān)方面，此類因素會嚴(yán)重影響計量的精準(zhǔn)性和正確率，對其正常的生產(chǎn)運(yùn)行造成嚴(yán)重阻礙。

1.1 噪聲影響因素

超聲波流量計計量系統(tǒng)中，所涉及的管路系統(tǒng)較多，例如，閥門、整流器，以及其他各類阻流管件等，這些管路系統(tǒng)在運(yùn)行中會產(chǎn)生一定強(qiáng)度的噪音，由于系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，常伴有其他設(shè)備組件發(fā)出的噪聲，故很難對現(xiàn)場噪聲進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，基于此類問題的出現(xiàn)，會對計量效率和質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。從噪聲源層面來講，主要包含高速流過管道的氣流、突入的探頭及整流器、流量調(diào)節(jié)閥等。通過對流量計運(yùn)行原理分析可知，當(dāng)超聲波流量計額定與工作頻率保持在一致范圍內(nèi)時，就會對超聲波脈沖探測質(zhì)量及傳輸精準(zhǔn)性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，致使體積流量測量工作無法正常進(jìn)行，甚至?xí)a(chǎn)生較大誤差。由于超聲波流量計會對降壓元件運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的噪聲特別敏感，一些低噪聲閥門會對超聲波流量計產(chǎn)生更嚴(yán)重的影響，限制其性能的正常發(fā)揮。在降噪處理實踐之中，一般是通過相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用，將噪聲控制在人耳可接受的范圍內(nèi)，但是這個范圍在超聲波流量計計上顯示出的聲譜范圍不同，存在較大的差異性，因而使計量效果受到深遠(yuǎn)影響。

1.2 臟污堆積因素

在超聲波流量計量系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，因為現(xiàn)場有很多的含水、硫化鐵粉末或其他臟污的天然氣，這些物質(zhì)會流過超聲波流量計，在這樣的情況下就會導(dǎo)致臟污逐漸堆積在流量計表體管道內(nèi)部或者在超聲波的探頭上附著，在這樣的情況下，對超聲波的計量精準(zhǔn)度和正確率都會造成嚴(yán)重的影響。具體來說，其影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面。首先，會導(dǎo)致流量計內(nèi)部的有效內(nèi)徑被嚴(yán)重的減少，出現(xiàn)比較嚴(yán)重的堵塞情況，然后進(jìn)一步增高流量計的具體讀數(shù)。其次，臟污在超聲波探頭表面長時間的堆積，會導(dǎo)致傳輸時間出現(xiàn)比較明顯的縮短，使流量計讀數(shù)偏高。同時如果流量計的內(nèi)部被嚴(yán)重地腐蝕，在對其進(jìn)行清理之后，就會在很大程度上增加流量計的內(nèi)徑。最后，表體內(nèi)壁及上游直管段的表面粗糙度出現(xiàn)比較明顯的變化，在這種情況下也會導(dǎo)致流速分布出現(xiàn)比較明顯的變化，進(jìn)而對流量計的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性都會造成很大影響。

1.3 溫度、壓力測量的準(zhǔn)確度也是十分重要的因素

超聲波流量計計量系統(tǒng)所涉及的組成部分主要包括流量計、壓力變送器、溫度變送器（或溫度鉑電阻）、流量計算機(jī)及在線組分分析儀等，通過輸入組分及壓力、溫度，流量計算機(jī)等內(nèi)容，這樣能夠把流量計的工況流量轉(zhuǎn)換為用于貿(mào)易計量交接的標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的體積量，在超聲波流量計計量系統(tǒng)中，對于現(xiàn)場應(yīng)用的溫度計和壓力測量儀表，等等，都要通過相對應(yīng)的實驗和檢驗確認(rèn)合格之后才能應(yīng)用。同時要著重做好試運(yùn)行工作，以此確保計量的精準(zhǔn)性。然而需要注意的是，在具體的操作過程中，很可能出現(xiàn)不同程度的流量計算機(jī)的溫度或壓力示值不夠精準(zhǔn)等相關(guān)方面的問題。通過相對應(yīng)的實驗檢測和判斷能夠看到，因為壓力或溫度測量不夠精準(zhǔn)，在不準(zhǔn)確給標(biāo)準(zhǔn)參比條件下體積量會存在很大的誤差。

2 對超聲波流量計計量系統(tǒng)性能影響因素的控制措施

2．1 從根本上有效避免或者降低噪聲所產(chǎn)生的負(fù)面影響

首先，為了有效避免或者減少噪聲對于質(zhì)量精準(zhǔn)度的影響，在設(shè)計計量管路系統(tǒng)的過程中，就需要科學(xué)合理的評估好整個系統(tǒng)的相關(guān)元器件和阻流件的質(zhì)量和性能，嚴(yán)格檢測其產(chǎn)生的噪聲，對于比較特殊的管路系統(tǒng)而言，在設(shè)計的過程中要專門定制，同生產(chǎn)廠家進(jìn)行全面的溝通和交流，然后做好針對性的處理，以此才能從源頭控制噪聲。其次，在安裝超聲波流量計和調(diào)節(jié)閥的過程中，要著重做好串聯(lián)安裝，在這個過程中要針對調(diào)節(jié)閥可能出現(xiàn)的噪聲程度進(jìn)行科學(xué)合理的評估，然后著重咨詢好生產(chǎn)廠家，做好處理工作。通常情況下，如果在超聲波流量計的下游安裝調(diào)節(jié)閥，可能導(dǎo)致很大程度的噪聲，且不夠經(jīng)濟(jì)合理，因此要盡可能在其上游安裝調(diào)節(jié)閥。最后，針對某些流量控制閥而言，很可能在其運(yùn)行過程中和調(diào)節(jié)閥互相碰撞而產(chǎn)生比較大的噪聲，超過了正常的頻率范圍，這種情況就會嚴(yán)重影響計量系統(tǒng)的精準(zhǔn)性，使整個儀器不能安全穩(wěn)定的運(yùn)行。因為這樣的噪聲在傳播的過程中，既可以通過上游，也可以通過下游。

2.2 更有效的處理和降低內(nèi)壁臟污堆積問題

首先，要嚴(yán)格細(xì)致的檢測天然氣的質(zhì)量，進(jìn)一步有效明確更切實可行的直管段和流量計的清洗周期。在清洗完計量器的內(nèi)部之后，如果發(fā)現(xiàn)其中存在比較嚴(yán)重的腐蝕，要進(jìn)一步著重做好重新的校對工作，以此確保計量的結(jié)果更為精準(zhǔn)。其次，要進(jìn)一步有效開發(fā)與計量現(xiàn)場相適應(yīng)的監(jiān)測軟件，確保其專業(yè)化程度，在實際的應(yīng)用環(huán)節(jié)可以通過此類軟件針對超聲波流量計的具體運(yùn)行情況進(jìn)行嚴(yán)格細(xì)致的檢測，然后利用相關(guān)檢測參數(shù)進(jìn)一步有效判斷和評估計量系統(tǒng)的運(yùn)行情況，或者可能存在的危險因素，然后結(jié)合具體情況做出針對性的處理。最后，如果天然氣的質(zhì)量比較差，在這樣的情況下可以采用多臺超聲波流量計進(jìn)行并聯(lián)檢測，以此有效實現(xiàn)并聯(lián)管路系統(tǒng)的運(yùn)行，通過這種方法能夠進(jìn)一步有效減少或者避免測量誤差。

2.3 著重做好溫度壓力的測量工作，確保其精準(zhǔn)性

首先，要選擇與之相對應(yīng)的測量范圍，有效規(guī)避儀器運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的影響因素對其造成負(fù)面影響，規(guī)避儀表工作范圍處于量程的10以下。其次，計量系統(tǒng)應(yīng)用之前，要在現(xiàn)場著重做好壓力和溫度測量值的檢測和核查工作。最后，在室外進(jìn)行的過程中要針對變送器進(jìn)行科學(xué)合理的保護(hù)，可以設(shè)置相對應(yīng)的遮陽棚，以此有效規(guī)避環(huán)境溫度變化對其設(shè)計工作溫度上限造成影響，使其溫度接近，以此有效規(guī)避測量誤差出現(xiàn)。

3 結(jié)語

通過上面的分析，能夠充分認(rèn)識到，當(dāng)前在天然氣的使用過程中不可避免的會應(yīng)用超聲波流量計等相關(guān)測量設(shè)備。在實際的應(yīng)用過程中，通過相對應(yīng)的調(diào)研和檢測可以看到，對其計量系統(tǒng)運(yùn)行造成影響的因素包括很多方面，因此，要著重關(guān)注應(yīng)用現(xiàn)場的具體情況，切實做好噪聲、污垢以及溫度和壓力等相關(guān)方面的控制工作，結(jié)合具體的運(yùn)行需求，對于各類因素進(jìn)行嚴(yán)格的把控，著重做好預(yù)防工作，以此確保計量系統(tǒng)能夠高質(zhì)量地運(yùn)行，在計量計的計量和檢測環(huán)節(jié)呈現(xiàn)出更加良好的正確率和精準(zhǔn)度，以此為儀器質(zhì)量和價值的體現(xiàn)提供必要的保障。