吉恒洲

陜西省天然氣股份有限公司（以下簡稱陜西天然氣）是以天然氣長輸管網(wǎng)建設運營為核心，集下游分銷業(yè)務于一體的國有控股上市企業(yè)，主要負責陜西全省天然氣長輸管網(wǎng)的規(guī)劃、建設、運營和管理。經(jīng)過30年的不懈努力和長足發(fā)展，已成為國內(nèi)管網(wǎng)里程最長、輸氣規(guī)模最大、市場覆蓋最廣的省屬天然氣公司。建成投運長輸管道47條，管網(wǎng)總里程達3769公里，年輸氣規(guī)模165億立方米。

一、超聲波流量計在陜西天然氣公司的應用現(xiàn)狀

外輸氣量是陜西天然氣公司盈利的主要方式，而參與貿(mào)易計量的的流量計便是對外輸氣量影響最為重要的設備之一。以陜西天然氣西安分公司為例，目前在用的參與貿(mào)易計量的流量計，有孔板流量計、渦輪流量計、旋進漩渦流量計以及超聲波流量計。在用數(shù)量最多的流量計為渦輪流量計，然而參與在線貿(mào)易計量氣量最多的為超聲波流量計。

目前投產(chǎn)在用的超聲波流量計只有24臺（西安灞橋分輸站6臺、西安未央分輸站5臺、西安臨潼分輸站4臺、商州分輸站1臺、零口分輸站2臺、新興分輸站4臺、藍田工業(yè)園分輸站2臺），然而其中西安灞橋分輸站和西安未央分輸站共11臺超聲波流量計是為公司的最大的下游用戶西安秦華天然氣公司進行供氣。在2020年西安分公司外銷氣量為31.41億方，而西安秦華銷氣量為20.75億方;2021年西安分公司的銷氣量，截止2021年7月31號外銷氣量為18.51億方，而對西安秦華的銷氣量為11.86億方，可以說是對西安秦華的銷氣量占整個分公司銷氣量的2/3，而對西安秦華進行供氣主要依靠超聲波流量計。

而且在近些年新建的場站中，超聲波流量計的應用更為廣泛，而在西安分公司轄區(qū)范圍內(nèi)已安裝到現(xiàn)場，待投產(chǎn)的超聲波流量計還有16臺（涇河分輸清管站4臺、通遠分輸站4臺、零口分輸站4臺、藍田工業(yè)園分輸站2臺、山陽分輸站4臺），以上還不包括依然在設計與建設中場站的超聲波流量計。超聲波流量計的陜西天然氣公司應用已經(jīng)很普遍，對其基礎知識的掌握，已經(jīng)成為場站日常普通員工的必修課。

二、超聲波流量計的原理與優(yōu)勢

陜西天然氣所用的超聲波流量計是一種速度式的流量計，通過時差法來測量流速。當超聲波穿過流動的流體時，在同一傳播距離內(nèi)，其沿順流方向和沿逆流方向的傳播速度不同。在較寬的流量（雷諾數(shù)）范圍內(nèi)，該時差與被測流體在管道中的體積流量（平均流速）成正比。

超聲波流量計相較于其他流量計的優(yōu)勢。與其他的流量計相比較，超聲波流量計有其明顯的優(yōu)勢。

（1）超聲波流量計是一種非接觸式測量儀表，無可動部件，也沒有阻流件，所以他是在用流量計中唯一一種不會產(chǎn)生壓力損失的流量計。相較于差壓式孔板流量計，他要求有小孔徑產(chǎn)生上下游差壓，有阻流件，會產(chǎn)生壓力損失，重要設備長期受壓，容易受損;相較于渦輪流量計，他要求有氣流帶動葉輪轉(zhuǎn)動，會消耗氣流的動能，葉輪的軸承長期轉(zhuǎn)動，也容易受損;超聲波流量計無可動部件，也沒有阻流件，不會產(chǎn)生壓力損失，各元件使用壽命相對較長。

（2）超聲波流量計的量程比較大。根據(jù)國家標準《用氣體超聲流量計測量天然氣流量 GB/T 18604—2014》第五章流動范圍及流動方向的內(nèi)容“被測天然氣的典型流速范圍為0.3m/s-30m/s”，根據(jù)流量與流速成正比的關系，也就是說超聲波流量計的量程比理論上可以達到100：1。陜西天然氣目前在用最多的超聲波流量計為丹尼爾超聲波流量計，以12"口徑（DN300）為例，在廠家的出廠銘牌上所標注的流量范圍為7000-279850（ACFH）立方英尺，換算成國標約為198-7924（m3/h）立方米每小時，也就是這個流量計的量程比幾乎達到40：1。造成實際量程比和理論量程比出入較大的原因，據(jù)和廠家的相關資料了解到，銘牌上最大流量值對應的流速為30m/s，換算后銘牌上最小流量值對應的流速約為0.75m/s，而在流量計的設計理論上流量計的測量的流速向下可以延伸至0.3m/s，向上極限應用可以延伸至38.1m/s。

可以說丹尼爾超聲波流量計的所標注的流量范圍都是通過優(yōu)化的，而這樣的量程比，也比渦輪流量計、差壓式孔板流量計要優(yōu)良的多。

（3）超聲波流量計的精度較高，且穩(wěn)定性較好。陜西天然氣在用較為廣泛的丹尼爾超聲波流量計在其出廠說明書上所標注的精度絕大部分為0.5%，雖然在國家石油天然氣他大流量檢定站所出具的檢定證書中給定的精度是1.0級，然而仔細查看檢定證書，證書中在分界流量（Qt）以上，所給定的示值誤差幾乎都在0.3%以下，而其重復性也很少有超過0.1%的。這些數(shù)據(jù)都可以很好的說明超聲波流量計的精度和穩(wěn)定性都非常的好。而對比陜西天然氣在用的渦輪流量計的檢定報告，包括新流量計在內(nèi)，90%的流量計都無法達到這么優(yōu)良的示值誤差以及重復性。

以上三點是陜西天然氣選用超聲波流量計的最為重要的指標。

三、超聲波流量計的檢定

根據(jù)國家標準《用氣體超聲流量計測量天然氣流量 GB/T 18604—2014》中附錄B（流量計組件的實流校準）的內(nèi)容規(guī)定，為了保證貿(mào)易計量的合法性及有效性，超聲波流量計的檢定必須送檢至國家石油天然氣大流量計檢定站進行檢定，陜西天然氣送檢過的檢定站有成都分站、北京通州分站、北京采育分站、烏魯木齊分站。無論是哪個檢定站，陜西天然氣每年都要花費我們很大的時間和精力，而且要勞師動眾的送檢至外省檢定，每年因為超聲波流量計的檢定問題，從公司機關到分公司辦公室再到基層場站，幾乎所有和生產(chǎn)相關人員都操碎了心，每年超聲波流量計的檢定非常的緊張。陜西關中地區(qū)在每年的11月15日至次年的3月15日為集中供暖期，也是我們俗稱的冬季用氣高峰期。而我們經(jīng)常在當年的11月之前還沒有將檢定完成的超聲波流量計安裝到位?？梢哉f檢定問題是影響超聲波流量計陜西天然氣大規(guī)模普及使用的最重要的原因，對實際的生產(chǎn)影響較為突出。

但是為什么我們還是要極力推廣超聲波流量計，而且要大規(guī)模的應用呢？因為根據(jù)超聲波流量計的檢定規(guī)程（JJG1030-2007）的規(guī)定超聲波流量計是在線實流高壓的環(huán)境中進行檢定，也就是說檢定站需要和天然氣場站進行合作，通過實際的天然氣，而且選擇在流量計經(jīng)常運行的壓力下進行標定，這樣的檢定數(shù)據(jù)，相對于渦輪流量計的檢定規(guī)程（JJG1037-2008）在常壓下、通過空氣進行標定，更能真實的反應出流量計在實際運行過程中，計量數(shù)據(jù)的準確性，使計量數(shù)據(jù)更接近真實數(shù)據(jù)。尤其是在大口徑、大流量的情況下，可以從源頭有效的控制輸差。據(jù)了解，2019年3月底國家石油天然氣大流量計量站榆林檢定點投產(chǎn)成功，由長慶油田負責建設并運營管理，陜西省境內(nèi)擁有了天然氣實流檢定站。且目前全國范圍內(nèi)所擁有了天然氣實流檢定站以多達十多家，后期超聲波流量計的檢定應該會較現(xiàn)在有很大的改觀。

四、陜西天然氣公司超聲波流量計的維護經(jīng)驗

陜西天然氣西安未央分輸站及西安灞橋分輸站對西安市秦華天然氣公司輸氣量較大的場站，每年除了公司與丹尼爾超聲波流量計廠家簽訂的年度維護合同中所規(guī)定的常規(guī)維護外，在這兩個場站都會將流量計的探頭成對拆下來進行逐層解體，并用棉簽沾濕清潔劑對相關部位進行擦洗，去除污垢后，再重新進行安裝，來確保探頭的精度。并且在年度維護的過程中，這兩個場站的流量計通過技術軟件的數(shù)據(jù)與曲線分析，基本上都會出現(xiàn)個別流量計流態(tài)不穩(wěn)，根據(jù)工程師經(jīng)驗分析整流盤處有堵塞。隨后我們將整流盤取出后進行清理，果然發(fā)現(xiàn)有類似方便面袋子或破碎蛇皮袋子之類的堵塞物，從而影響流態(tài)，影響計量的精度。需要我們將整流盤清理后進行重新安裝。

五、結束語

對于超聲波流量計的應用與使用經(jīng)驗，我們需要學習和積累的還有很多，無論是從加強公司日常的計量管理上，還是輸差控制上，我們都應該進步，并且近幾年，陜西天然氣有很多不同品牌的超聲波流量計陸續(xù)投入使用，所以我們對于超聲波流量計知識的掌握還有很大的提升空間。在高壓大流量天然氣場站計量中，超聲波流量計較市場上其他流量計有著明顯的優(yōu)勢，在我公司仍有很大的應用市場。而超聲波流量計在其他領域內(nèi)應用也非常廣泛，可以測量強腐蝕性介質(zhì)和非導電介質(zhì)的流量等。隨著技術的進步，超聲波流量計應用前景將更為廣闊。