呼圖壁儲氣庫作為全國已建最大的儲氣庫，在天然氣外輸計量中，計量安全性、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檢測外輸天然氣流量，實現(xiàn)貿(mào)易交接計量，計量精度高、可靠性強、得到界內(nèi) 一致認(rèn)可。

0.引言

呼圖壁儲氣庫采氣系統(tǒng)完善工程設(shè)計氣體超聲波流量 計一套，包括現(xiàn)場超聲波流量計、溫度補償儀表、壓力補 償儀表、前后直管段、流動整流器及流量計算機，具有雙 向計量功能，實現(xiàn)呼圖壁儲氣庫與西部管道公司之間的貿(mào) 易交接計量。

1.測量原理

氣體超聲波流量計由多對探頭傳感器、信號測量系 統(tǒng)、電子顯示單元等測量元件組成，配套使用流量計算 機。通過對超聲脈沖傳輸時間的測量，實現(xiàn)氣體的流速測 量，進而計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，計算 出關(guān)系中的氣體流速，如圖1所示。

每個探頭同時進行收發(fā)脈沖，每對探頭通過連續(xù)進行 脈沖收發(fā)方向切換完成測量，如：一個方向的傳輸時間測量完成后，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完全平行的平面上，每個測量平面由 兩個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，保證氣體流速測量和不對稱流、渦流、切向 流檢測與補償均達到最優(yōu)化，如圖2所示。

2.遵循的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)

《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》（GB/T 18603-2014)。 《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》（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)計與應(yīng)用

3.1超聲波流量計

?超聲波流量計的量程比寬，可達到1:100的量程 比，適用于流量變化幅度大的計量站場。

?設(shè)計規(guī)范要求超聲波流量計所測管道內(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)的超聲波流量計的 檢測范圍是0.3 m/s ~30 m/s。

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

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

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

?依據(jù)流量計安裝使用場所，合理確定超聲波流量 計的防爆等級及防護等級。

?標(biāo)準(zhǔn)參比條件：20t，101.325KPa。

3.2溫度補償儀表

?超聲波流量計補償用溫度檢測儀表的精度應(yīng)該優(yōu) 于±0.3t。

?如果流量計只是進行單向流測量，那么應(yīng)將測溫 孔和取樣孔設(shè)在流量計下游距法蘭端面2D?5D之間；如果 流量計是用于雙向流測量，那么測溫孔和取樣孔應(yīng)設(shè)在距 流量計法蘭端面3D?5D之間。

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

?依據(jù)流量計安裝使用場所，合理確定溫度補償儀 表的防爆等級及防護等級。

3.3壓力補償儀表

?超聲波流量計補償用壓力檢測儀表的精度，A級計 量系統(tǒng)不低于0.2%，B級計量系統(tǒng)不低于0.5%，C級計量系 統(tǒng)不低于1.0%。

?超聲波流量計表體應(yīng)至少有一個取壓孔用以測量 靜壓，每個取壓孔應(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。

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

?依據(jù)流量計安裝使用場所，合理確定壓力補償儀 表的防爆等級及防護等級。

3.4直管段

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

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

?流量計雙向計量，帶有流動整流器的情況下，流 量計上游至少需要30D的直管段，流量計下游至少需要30D 的直管段，且流動整流器分別安裝在流量計上游/下游10D 處為宜。

?直管段與流動整流器、超聲波流量計、上下游管 線之間均采用法蘭安裝。

3.5流動整流器

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

3.6流量計算機

?超聲波流量計一般配套使用流量計算機，用于流 量計控制和工作的計算機代碼應(yīng)當(dāng)存儲在非易失性存儲器中，所有流量計算常數(shù)和人工輸人的參數(shù)也應(yīng)當(dāng)存儲在非 易失性存儲器中。

?流量計算機應(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)存儲時間， 合理計算出流量計算機的顯示精度，例如能達到小數(shù)點前 10位及小數(shù)點后4位，如圖3所示。

?流量計算機采用柜式安裝方式，放置于儀表控制 室內(nèi)。

4.總結(jié)

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