呼圖壁儲(chǔ)氣庫作為全國已建最大的儲(chǔ)氣庫，在天然氣外輸計(jì)量中，計(jì)量安全性、穩(wěn)定性及精確度顯得尤為 重要。目前，選用氣體超聲波流量計(jì)檢測(cè)外輸天然氣流量，實(shí)現(xiàn)貿(mào)易交接計(jì)量，計(jì)量精度高、可靠性強(qiáng)、得到界內(nèi) 一致認(rèn)可。

0.引言

呼圖壁儲(chǔ)氣庫采氣系統(tǒng)完善工程設(shè)計(jì)氣體超聲波流量 計(jì)一套，包括現(xiàn)場(chǎng)超聲波流量計(jì)、溫度補(bǔ)償儀表、壓力補(bǔ) 償儀表、前后直管段、流動(dòng)整流器及流量計(jì)算機(jī)，具有雙 向計(jì)量功能，實(shí)現(xiàn)呼圖壁儲(chǔ)氣庫與西部管道公司之間的貿(mào) 易交接計(jì)量。

1.測(cè)量原理

氣體超聲波流量計(jì)由多對(duì)探頭傳感器、信號(hào)測(cè)量系 統(tǒng)、電子顯示單元等測(cè)量元件組成，配套使用流量計(jì)算 機(jī)。通過對(duì)超聲脈沖傳輸時(shí)間的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)氣體的流速測(cè) 量，進(jìn)而計(jì)算出天然氣工況條件下的流量，也就是根據(jù)順 氣流方向的脈沖比逆氣流方向的脈沖速度快的原理，計(jì)算 出關(guān)系中的氣體流速，如圖1所示。

每個(gè)探頭同時(shí)進(jìn)行收發(fā)脈沖，每對(duì)探頭通過連續(xù)進(jìn)行 脈沖收發(fā)方向切換完成測(cè)量，如：一個(gè)方向的傳輸時(shí)間測(cè)量完成后，原來的脈沖發(fā)射器就變成接收器，反之亦然。 此外，聲速的測(cè)量還取決于氣體的組分類型、壓力和溫度 等可以量化的因素，為了充分考慮到流態(tài)變化的影響，采 用多聲道分布在幾個(gè)完全平行的平面上，每個(gè)測(cè)量平面由 兩個(gè)相互交叉的聲道組成，聲道結(jié)構(gòu)依據(jù)高斯-切比雪夫原 理科學(xué)排列，保證氣體流速測(cè)量和不對(duì)稱流、渦流、切向 流檢測(cè)與補(bǔ)償均達(dá)到最優(yōu)化，如圖2所示。

2.遵循的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)

《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T 18603-2014)。 《用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》（GB/T 18604- 2014)。

《Measurement of Gas by Multipath Ultrasonic Meters》 (A.G.A No.9)。

《Speed of Sound in Natural and Other Related Hydrocarbon

Gas》（A.G.A No.10)。

3.選型設(shè)計(jì)與應(yīng)用

3.1超聲波流量計(jì)

?超聲波流量計(jì)的量程比寬，可達(dá)到1:100的量程 比，適用于流量變化幅度大的計(jì)量站場(chǎng)。

?設(shè)計(jì)規(guī)范要求超聲波流量計(jì)所測(cè)管道內(nèi)天然氣 介質(zhì)的流速不應(yīng)超過20m/s。目前，國際知名制造商（例 如：RMG、Daniel、德國西克）所生產(chǎn)的超聲波流量計(jì)的 檢測(cè)范圍是0.3 m/s ~30 m/s。

?非貿(mào)易交接計(jì)量，一般選用單聲道或雙聲道超聲 波流量計(jì)即可；貿(mào)易交接計(jì)量中，至少選用4聲道超聲波流 量計(jì)，其中聲道數(shù)量為探頭的對(duì)數(shù)。

?超聲波流量計(jì)需要定期進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定，目前，國內(nèi) 各大標(biāo)定站所能標(biāo)定的超聲波流量計(jì)的最大口徑為DN400。

?超聲波流量計(jì)的安裝應(yīng)盡可能避開振動(dòng)環(huán)境，減 少振動(dòng)、噪音干擾。

?依據(jù)流量計(jì)安裝使用場(chǎng)所，合理確定超聲波流量 計(jì)的防爆等級(jí)及防護(hù)等級(jí)。

?標(biāo)準(zhǔn)參比條件：20t，101.325KPa。

3.2溫度補(bǔ)償儀表

?超聲波流量計(jì)補(bǔ)償用溫度檢測(cè)儀表的精度應(yīng)該優(yōu) 于±0.3t。

?如果流量計(jì)只是進(jìn)行單向流測(cè)量，那么應(yīng)將測(cè)溫 孔和取樣孔設(shè)在流量計(jì)下游距法蘭端面2D?5D之間；如果 流量計(jì)是用于雙向流測(cè)量，那么測(cè)溫孔和取樣孔應(yīng)設(shè)在距 流量計(jì)法蘭端面3D?5D之間。

?溫度計(jì)和取樣器插人深度宜為1/3D，對(duì)于大口徑 流量計(jì)（DN300及以上），插人深度應(yīng)不超過125mm。

?依據(jù)流量計(jì)安裝使用場(chǎng)所，合理確定溫度補(bǔ)償儀 表的防爆等級(jí)及防護(hù)等級(jí)。

3.3壓力補(bǔ)償儀表

?超聲波流量計(jì)補(bǔ)償用壓力檢測(cè)儀表的精度，A級(jí)計(jì) 量系統(tǒng)不低于0.2%，B級(jí)計(jì)量系統(tǒng)不低于0.5%，C級(jí)計(jì)量系 統(tǒng)不低于1.0%。

?超聲波流量計(jì)表體應(yīng)至少有一個(gè)取壓孔用以測(cè)量 靜壓，每個(gè)取壓孔應(yīng)具有裝隔離閥的內(nèi)螺紋，并且具有能 將隔離閥直接安裝在取壓孔上的回轉(zhuǎn)空間，內(nèi)螺紋的規(guī)格 宜為1/4"NPTF或1/2"NPTF。

?壓力補(bǔ)償儀表一般選擇安裝于超聲波流量計(jì)本 體，也可以根據(jù)業(yè)主要求，安裝于超聲波流量計(jì)的前后直 管段。

?依據(jù)流量計(jì)安裝使用場(chǎng)所，合理確定壓力補(bǔ)償儀 表的防爆等級(jí)及防護(hù)等級(jí)。

3.4直管段

?流量計(jì)單向計(jì)量，不帶整流器的情況下，流量計(jì) 上游至少需要50D的直管段；流量計(jì)下游直管段長度至少應(yīng) 為5D。

?流量計(jì)單向計(jì)量，帶有流動(dòng)整流器的情況下，流 量計(jì)上游至少需要30D的直管段，且流動(dòng)整流器宜安裝在流 量計(jì)上游10D處。流量計(jì)下游直管段長度至少應(yīng)為5D。

?流量計(jì)雙向計(jì)量，帶有流動(dòng)整流器的情況下，流 量計(jì)上游至少需要30D的直管段，流量計(jì)下游至少需要30D 的直管段，且流動(dòng)整流器分別安裝在流量計(jì)上游/下游10D 處為宜。

?直管段與流動(dòng)整流器、超聲波流量計(jì)、上下游管 線之間均采用法蘭安裝。

3.5流動(dòng)整流器

?整流板的孔板厚度應(yīng)在0.125D~0.25D之間。

?孔板式流動(dòng)調(diào)整器應(yīng)選用不銹鋼板材料制造。

?根據(jù)超聲波流量計(jì)制造商要求，合理選用19 束、25束或其他型式的流動(dòng)整流器。

3.6流量計(jì)算機(jī)

?超聲波流量計(jì)一般配套使用流量計(jì)算機(jī)，用于流 量計(jì)控制和工作的計(jì)算機(jī)代碼應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，所有流量計(jì)算常數(shù)和人工輸人的參數(shù)也應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)在非 易失性存儲(chǔ)器中。

?流量計(jì)算機(jī)應(yīng)采用LCD顯示方式，其面板應(yīng)帶操 作按鍵，可任意選擇顯示內(nèi)容。一般依據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間， 合理計(jì)算出流量計(jì)算機(jī)的顯示精度，例如能達(dá)到小數(shù)點(diǎn)前 10位及小數(shù)點(diǎn)后4位，如圖3所示。

?流量計(jì)算機(jī)采用柜式安裝方式，放置于儀表控制 室內(nèi)。

4.總結(jié)

呼圖壁儲(chǔ)氣庫依據(jù)天然氣出氣能力，成功選用超聲波 流量計(jì)作為貿(mào)易交接計(jì)量儀表，投運(yùn)至今，平穩(wěn)運(yùn)行，無 故障發(fā)生，得到使用方一致好評(píng)，在新疆地區(qū)得到廣泛應(yīng) 用，為天然氣外輸計(jì)量領(lǐng)域做出巨大貢獻(xiàn)。