超声波计量技术在天然气计量中的探索与应用

摘要：随着科学技术的发展，天然气已经在我国得到了广泛应用。在天然气供需贸易过程中，气体计量是一种至关重要的贸易结算依据。而在具体的气体计量工作中，超声波流量计是较为常用的一种计量器具。为实现此项计量器具的良好应用，相关单位与技术人员需要对其应用策略进行深入研究，并结合实际需求，将其合理应用到具体的气体计量工作中。随着超声波计量技术的日益完善，如今已经成为技术非常成熟且应用广泛的高科技产品。长期的社会实践证明，超声波计量技术具有精度高、重复性强、量程大、压损少等优势，因而赢得社会的广泛应用。

关键词：超声波；计量技术；天然气；计量；应用

1.超声波计量技术的原理与优点

超声流量计的技术原理是借助超声波在两个传感器上面的速度时差来测量流量，设计上下游两个传感器来收发超声波脉冲。因为流体的流速会影响超声波脉冲的频率，当上游传感器向下游传感器传递超声的时候，因为声速会在流体的加持下速度会加快，而下游向上游传递超声的时候，声速会因为流体阻碍抵消声速会减慢，因为流体的流速时间差与流量成正比，有着线性关系，人们正是利用这两种声速差来计算流体的流量，从而对天然气流量进行计量。

值得注意的是，由于超声波测量并不存在内在惯性，这就使得超声波测量有着很强的灵敏度，这种时差法超声波计量器不仅适用于大口径大流量的天然气计量，而且能够广泛应用于低流速和低流量的范畴，比如用户端的天然气计量等等。

2.超声波计量技术的运用

2.1超声波计量器的安装

超声波流量计的传感单元安装必须在管道停止运转时段进行安装，可以采取在双支线轮流切换的轮换作业，以免因为安装计量器给客户带来不便。在安装的时候，要注意传感单元的大小尺寸一定要与管道的内外径保持一致，误差控制在正负1%之内，以免给安全检测运行带来影响。超声波计量传感单元应该在水平方向一定的幅度内安装，这样一来可以避免传感器相互干扰，二来也可以避免换能器表面经受颗粒和空气干扰，影响传感质量。在天然气含液量较多的环境下，超声波计量器和计量管段的高度不应低于上下游管道，这样就能够使得液体顺利被气体带走，不至于沉积在流量器周围，进而影响计量的准确性。同时在安装的时候，要注意超声计量器不能在弯头阀门变径等位置安装，尽可能在上下游直通管位置安装，并避免开口和焊缝。

2.2超声波计量器的日常维护与运作

超声波流量计因为结构设计简单，几乎没有可移动部件，日常维修工作量几乎为零，这就客观上要求在安装的时候注意遵守操作规程，比如，换能器与管道之间选用合适的耦合剂，管道衬里与管壁之间不能有间隙，保证连接面没有细小颗粒和空气的存在，在安装的时候就要做好衬里的除锈工作。在智能化技术的加持之下，现在的智能化流量计具有计量、温度和压力探头的自检功能，预知故障的发生并自动关闭阀门，确保超声波计量器能够安全运行。超声波计量器能够自动识别气流方向，因此再也不分上下表，即便是倒装表也不会影响计量器正常计量。因为超声波计量仪可以外置，也就不用担心打孔盗气现象的发生。

3.超声波计量技术应用问题分析

3.1合理匹配计量仪

在长期的社会实践中，超声波计量仪的通讯配置有了突飞猛进的发展，尤其是智能IC卡的推出，无疑是天然气收费计量领域的伟大革命。这样一方面可以解决天然气公司长期以来的抄表难收费难的老大难问题，对于及时回笼资金节约人力物力财力的支出有着积极的意义。另一方面，业主也可以避免天然气公司抄表员上门打扰，尤其是无线远程天然气表的问世，业主坐在家里就可以自助购气，自助缴费，这也是和谐社会的有机组成。然而在社会实践中，人们在超声波计量仪的应用方面存在一些弊端，天然气公司在使用超声波计量仪的时候，有的会出现用气设备达不到最低流量，以至于没有读数，这是明显的大马拉小车，还有的是用气设备的流量远远超过计量器的最大限度，属于小马拉大车，所有的这些现象就是没有匹配好用气设备的超声波计量仪，必须在具体的工作中加以克服纠正。

3.2正确认识超声计量仪带来的经济和社会价值

（1）在对比中发现经济潜力

计量仪的优劣表现在计量的精准性，在长期的社会实践中，工程技术人员对于涡轮计量仪和超声波计量仪的计量数据进行比对，比如对于观察用气单位的计量中发现，在相同压力和温度条件之下，通过整点分段累计流量对比，超声波计量仪的读数比涡轮计量仪高出5%。出现这种差别是因为在用气量小的时候，用气点越多，用气波动就越大，这样累计下来所产生的计量误差也就越明显。

（2）超声波计量仪的社会价值

超声波流量计的性能非常优越，不仅能够精准测量出天然气的供给消费量，尤其是在小流量状态下正常运作，与涡流计量仪有着明显的使用价值。而且随着时间的推移，涡流计量仪的配件损耗会越来越多，精准度也会越来越低。而超声波计量仪则因为设计性能优越，再加上可以外挂作业，计量精准度的稳定会长期保持不变，这是传统流量计所难以比拟的。更重要的是，超声波流量计可以大范围得到应用，小口径流量计不仅能够适宜新装表户，也可以应用于老表改造，并且结构简单，无可动部件，可谓是省心省力。超声波计量仪具有强大的量程比，这就使得这种计量仪可以实时显示城区天然气输差，这些对于天然气公司管网运行的科学调度，对于纠正输差带来的经济利益，对于管道安全运营等方面都能提供数据支撑，对于管网的动态观察输差，提升安全运营都有着积极的意义，使用超声波计量仪的经济和社会效益非常显著。

4.超声波计量技术应用前景

4.1超声波计量仪科技含量剧增

不论是孔板技术支撑的计量仪还是涡轮计量仪，都有各自的短板所在，尤其是不能精准计量天然气流量，对于供需双方都是难以接受的。为了进一步提升超声波计量仪的通讯技能，尤其是近年来超声波计量仪技术取得了突破性的进展，各方面的性能得到不断提升。并在此基础上附加科技含量，赋予智能化，这些都给超声波计量仪的应用增添了腾飞的翅膀，更是为超声波计量技术的应用拓展了广阔的空间。按照现有的统计数据，光是计量仪更新换代市场容量就十分可观。从计量仪表的价格上来说，技术含量的增加所带来的收益非常明显。比如，一块超声波基表的价格在百元之内，而附加智能化之后，价位就上升到五百元上下，而这个价格一般的用户都可以接受的。

4.2推进超声波计量仪工作要点

在推进超声波计量技术的伟大进程中，一是要坚持实事求是的工作作风，对于有条件应用超声波计量仪的区域，要计划好运行方案，有条不紊地开展这项利国利民的工程。二是要坚持科学认真的态度来推进这项工作，本着严肃认真的态度来做好项目调查研究，认真按照操作规程施工作业，做到文明生产安全施工。三是要坚持安全第一的服务理念，一切尊重科学规律，尊重科学技术，不头脑发热，不随意行事，不搞形式主义和一刀切，以百姓满意为一切工作的出发点和归宿点，只有这样才能切实有效推进超声波计量仪的推进工作，才能为和谐社会的建立贡献力量。

5.结束语

超声波流量计是当今气体计量工作中的一种常用检测仪器，其应用效果将会对气体计量结果的精度与相关工作的开展起到直接的影响作用。基于此，相关单位与技术人员一定要对超声波流量计的工作原理做到充分掌握，并结合实际的气体计量条件及其工作需求，对此种计量器具加以合理应用。这样才可以有效保障其应用效果，延长其使用寿命，并为气体计量与其他相关工作提供足够科学、精准的数据支持。

参考文献

[1]张兵，气体超声波流量计在石油企业中的应用[J].仪表技术，2022（4）：30-31.

[2]丁晓峰，气体超声流量计在天然气测量中的应用[J].石油化工自动化，2014 （3） ：46．

[3]李玉军，气体超声波流量计现场应用技术研究[D].西安：西安石油大学，2016.

[4]吴志鹏，超声波流量计在气体计量中的应用[J].电子世界，2021，