自控超声流量计

2010年4月28—29日，国产气体超声流量计工业试用评审会在风景宜人的南京国际会议中心举行。会议由中国石油西气东输管道公司主办，参加会议的单位有国家能源局装备司、油气司、中石油股份公司、中核集团公司、上海市经信委、中核浦原总公司、上海维思仪器仪表有限公司等。中国计量院热工所王池所长担任评审组长，评审小组由国家计量院、上海市计量院、国家石油天然气大流量计量站、中石油工程设计公司以及中石油管道公司相关技术专家组成。　　根据中国石油天然气股份有限公司天然气与管道分公司《关于支持国产气体超声流量计试用推广工作的通知》，为了支持天然气高压管道高精度测量仪表的国产化，西气东输管道公司组织了上海维思国产气体超声流量计的现场工业化试用工作。经过半年的试用和数据比对，西气东输管道公司对试用期间的数据进行了归纳统计、整理分析，向专家组提交了比对试验相关的国产气体超声流量计与进口超声流量计的全套产品资料及运行数据供专家组进行评审。专家们在听取了上海维思仪器仪表有限公司及中石油西气东输管道公司的产品和试用情况汇报后，前往南京分输站试用现场进行了实地考察，最后，经过专家组专家严肃认真、公正客观的评审，评审组给出了以下评审结论：　　1、CL-1-4-150型超声流量计(编号为1092-025)在国家石油天然气大流量计量站南京分站进行了两次实流检定，在西气东输管道公司南京分输站进行了连续3个月的现场实流比对试验，得到流量计在流速高于3m/s时各流量点重复性优于0.3%，示值误差优于0.5%。　　2、试用期间，该流量计性能稳定、运行安全可靠，测试数据满足现场计量要求，外观无腐蚀无变形，接地情况良好，达到了工业化试用的要求，能够在高压天然气管网使用。　　3、超声流量计各项性能指标满足国家标准GB/T18604《用超声流量计测量天然气流量》和国家计量检定规程JJG1030《超声流量计》的要求。与该系列流量计配套使用的流量计算机技术指标符合国家检定规程JJG1003《流量积算仪》的要求。　　4、该系列流量计的研制成功，填补了我国高压气体超声流量计的空白，具有自主知识产权。为打破国外垄断，降低国家大型管道建设项目总成本，形成国产化能力做出了突出贡献。 建议：为支持民族产业自主创新，形成高技术产品，建议在国内天然气管网建设项目中推广使用该系列流量计，并不断积累经验，加大投入力度，提升技术水平，加快气体超声流量计国产化的进程。　　这次会议的成功召开，表明上海维思仪器仪表有限公司的气体超声流量计不仅在中低压输气管道中成功应用，并且在高压长输管道网上也获得成功突破。维思公司有信心在中核浦原的领导下，在各兄弟单位的大力支持和帮助下，发扬“锲而不舍，勇攀科技高峰”的企业精神，用3—5年时间，全面赶超国外产品，为国家能源安全、燃气能源关键计量设备国产化做出突出贡献。

天然气作为一种高效、清洁的能源和化工原料，其开采和应用越来越广泛，而在天然气开采、长距离传输以及终端贸易结算等环节中，如何做到可靠的过程控制计量和贸易结算计量，正日益引起人们的重视。我国天然气贸易计量以往大多采用的是传统仪表如腰轮流量计、孔板流量计等，随着超声技术的发展和流量测试技术研究的深入，一种新概念速度式高精度流量计量仪表——气体超声流量计被引入了天然气的计量领域。相较于腰轮流量计的传动机构复杂，制造要求高，关键部件易磨损，人工维护成本高；孔板流量计的重复性不高、范围度窄、压损大、安装要求高等缺陷，气体超声波流量计具有大量程比，无压损，无可动部件，高精度、重复性好、易安装、易维护等优势。20世纪90年代中后期，在国外得到了较为广泛的应用。为了适应我国天然气开发需要，满足长输天然气管道计量的需求，我国于2000年引进了气体超声流量计，并开展了一系列产品验证及可行性评估研究。并于2001年编制了GB/T18604《用气体超声流量计测量天然气流量》的国家标准。随着我国天然气管道建设的发展，多家外企的气体超声流量计开始大量应用于我国天然气长输管道的贸易计量。但由于经济成本较高，国内低成本的气体超声波流量计迅速崛起，并逐渐抢占中国市场。 超声流量计Gasboard-7200以市面上一款备受消费者青睐的超声波气体流量计——超声流量计Gasboard-7200为例。该仪器采用超声波时差法测量气体浓度与流量，具有无机械可动部件，计量部件无磨损，耐腐蚀、稳定性好、寿命长，长期运行无须特殊维护等特点，目前广泛应用于天然气管线、城市供气、石油、化工、电力、冶金等领域的输配计量和贸易计量。据了解，国内大部分气体流量计仅可实现对气体流量的单一计量，超声流量计Gasboard-7200可实现对气体体积浓度与流量的累计计量，应用前景更为广泛。除此之外，相较于进口气体超声波流量计在低压气体条件下或组分异常情况下，输出信号会减弱，从而导致仪表不能正常工作的问题。Gasboard-7200基于四方仪器自控系统有限公司自主知识产品的超声波传感器技术，内置温度、压力传感器测试被测气体温度、压力，以特殊算法实现压力补偿，以满足压力的变化需求，因此产品压力范围较宽，最高可达710kPa；同时产品还可实现温度补偿，避免温度影响计量误差，有效提升经济效益。由于部分进口产品在精度范围内实际的量程比为1:100，超过1:100后流量的复现性会变差。而Gasboard-7200由于信号覆盖范围较大，在精度范围内，量程比可达1:200。因此，在压力变化较大、流量范围变化剧烈的应用场合，Gasboard-7200具有较大的技术优势。同时，由于国产超声流量计Gasboard-7200拥有地域及人力资源的天然优势，具有技术支持响应时间短，售后服务到位、零部件经济费用低等的优势，克服了进口气体超声流量计的产品价格和技术支持费用较高，售后服务响应时间较长，零配件费用较贵的问题。因此，从实际应用情况分析，虽然国产气体超声流量计的研制工作起步比较晚，但与进口产品相比较，国产气体超声流量计具有先进的应用技术和较低的经济成本优势。基于国家宏观战略规划的考虑，为了提高能源资源管理的准确性和能源技术安全性，大力支持和推广国产气体超声流量计在天然气开采、输送、集气站、气体处理厂、集输管道、长输管道、地下储气库以及煤层气田等各个环节的全面应用，具有非常重要的意义。因此，先进应用技术、低经济成本的国产气体超声波流量计在天然气输气管线领域的应用，将有着非常广阔的发展前景。

作为一种优质能源和化工原料，天然气计量的重要性不言而喻。本文探讨了超声气体流量计Gasboard-7200在贸易计量中的应用。超声波流量计的工作原理 Gasboard-7200系列超声气体流量计采用行业领先的超声波气体传感技术，其工作原理是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传播时传播速度不同引起的时差来计算被测流体速度，该原理又称为“时差法”。 超声波频率高，波长短，衍射不严重，具有良好的定向性且穿透能力强。探头1发射信号，信号穿过管壁1、流体、管壁2后被另一侧的探头2接收到；在探头1发射信号的同时，探头2也发出同样的信号，经过管壁2、流体、管壁1后被探头1接收到；由于流速的存在使得两时间不等，存在时间差，因此根据时间差便可求得流速，进而得到流量值。Gasboard-7200的性能特点 ①几乎不受被测介质各种参数的干扰，测量准确度高、稳定性好。 ②无机械可动部件，故障率低；计量部件无磨损，耐久性好，长期使用精度不变。 ③温度、压力补偿功能。 ④采用特制陶瓷超声波探测器，在高水分条件下具有超强耐腐蚀性。 ⑤安装方便，操作简单，长期运行无须特殊维护。 ⑥高度集成，外形美观。 ⑦防护等级IP65，具备灰尘封闭、防护射水特性；防爆等级ExibIIAT4 Gb，正常工作和一个故障条件下不会引起点燃的本质安全型电气设备。天然气计量精度影响因素分析 1、压力、温度 天然气状态对压力与温度的变化十分敏感，气体体积在计量标准状态下，根据介质材料温度和压力，结合实际天然气运营情况，合理调准天然气标准范围，可有效降低计量偏差。在北方，冬夏温差大，天然气流量计量误差范围3% ～8%，倘若未制定介质压力和温度计量规范，燃气公司会有一定程度损失。 2、计量环境温度 天然气计量精度也受到环境温度变化而变化，环境温度变化时，测量精度有所降低。且长时间处于温度不稳定状态会导致仪器出现问题，计量装置中有一种仪器为流量传感器，是一种热膨胀性材料制成的，流量传感器对工作环境温度的变化感知很灵敏。计量环境温度很低时，天然气计量会较慢，计量误差也会较大，一般为正常计量值的2.6 ～3.9 倍，表明工作环境温差变化对计量仪表计量精度影响较大。 参照有关计量技术部门的数据，因计量准确度偏离造成的经济损失：以年输气1亿立方米为例：温度偏差1摄氏度——计量0.34%偏差；压力偏差1kPa——计量0.1%偏差；由色谱仪造成的组分计量偏差0.1%。总误差造成的损失约30～50万立方米气。由此可见，有效地提高计量准确度，确保计量偏差控制在最低水平，对于一个年外输气百亿立方米的企业来说，每年直接或间接的经济效益影响大约3000万元。Gasboard-7200在计量系统中的应用 天然气的可膨胀性及可压缩性使得它要比液体计量困难得多。在天然气贸易计量中采用Gasboard-7200系列超声气体流量计，具有精度高、无压损、能耗低、结实耐用、维护少等优势。 超声气体流量计没有如节流装置几何形状及尺寸变化影响仪表特性的问题，其声道长度，声道角及管道横截面面积是恒定的参数；也没有引压管线之类易引起故障的部件，大大降低了计量装置故障的发生概率，延长了计量设备的寿命，避免了一些不必要的计量纠纷，这对提升企业声誉，树立良好的企业形象无疑也是十分有益的。来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术，转载请务必注明来源