隨著中國天然氣生產(chǎn)和消費總量的快速增長，天然氣作為優(yōu)質(zhì)高效、綠色清潔的低碳能源，已經(jīng)越來越多的被人們所利用。天然氣貿(mào)易交接計量也變得越來越重要。目前國內(nèi)天然氣貿(mào)易計量主要采用超聲流量計、渦輪流量計、孔板流量計等。相對于渦輪流量計和孔板流量計，超聲流量計憑借其量程大、精度 高、重 復(fù) 性 好、壓 損 小、無可動部件、使用壽命長、具有自我診斷功能等優(yōu)點，已成為天然氣貿(mào)易交接中的主流計量器具。尤其在大口徑、大流量、高壓力的天然氣外輸計量中，氣體超聲流量計的優(yōu)勢尤為明顯［1 － 2］。根 據(jù) JJG 1030—2007 《超聲流量計》檢定規(guī)程，超聲流量計每兩年需要進行檢定一次［3］，流量計的拆裝和運輸，消耗了大量的時間和人力，目前具有天然氣實流檢定能力的武漢分站、南京分站、成都分站等國家站受檢定能力的限制，使得很多流量計需要提前排隊送檢。超聲流量計檢定周期內(nèi)實際使用時間被大大縮短。另外，JJG 1030— 2007 《超聲流量計》檢定規(guī)程規(guī)定可以每六年對超聲流量計檢定一次并每年在使用現(xiàn)場進行使用中檢驗［3］。所以使用聲速核查對超聲流量計進行使用中檢驗，不僅能夠提高超聲流量計計量性能的可靠性和天然氣輸差原因分析的科學(xué)性，同時還能延長超聲流量計的實流檢定周期，降低維護成本。
1 聲速核查的原理
超聲流量計是通過傳播時間差法測量氣體流量的速度式流量計，聲脈沖沿聲道方向傳播，由其中一個換能器發(fā)射，另一個換能器接收，基本原理如圖 1 所示。圖中: L 為聲道長度，m; t1 為聲脈沖順流傳播時間，s; t2 為聲脈沖逆流傳播時間，s; θ 為聲道與管道軸線間的夾角。
順流傳送的聲脈沖被氣流加速，逆流傳送的聲脈沖被氣流減速，其傳播時間差與氣體的軸向平均流速有關(guān)，通過聲道長度、聲波順流傳播時間和逆流傳播時間，可以計算出聲波在氣流中的傳播速度 Cf，如式 ( 1) 所示，同時可以計算出工作條件下通過氣體超聲流量計的氣體軸向流速 V，如式 ( 2) 所示，從而計算出氣體的軸向平均流速和流量。
超聲流量計體積流量計算由氣體軸向平均流速和流通面積的乘積計算得出，流量計的流通面積出廠時已經(jīng)確定不變，所以流量只與氣體軸向流速相關(guān)。參與氣體軸向流速計算的參數(shù)包括聲道長度、聲道角以及順流逆流的傳播時間，其中聲道長度和聲道角同樣在流量計出廠時就已經(jīng)確定，由式 ( 2) 可以得出，流體流速的計算只需要準(zhǔn)確測量出聲波的傳播時間。而從式 ( 1) 也可以發(fā)現(xiàn)，聲速也是通過測量聲波的傳播時間得到的。所以通過對超聲流量計聲速的核查，可以檢驗流量計測量聲速的準(zhǔn)確性，確定聲波傳播時間的準(zhǔn)確性，從而可以確定流體流速的準(zhǔn)確性，判斷流量計性能是否正常［4 － 5］。
2 聲速核查方法
2. 1 核查條件
聲速核查時要求測量管道內(nèi)氣體流動穩(wěn)定，溫度分布均勻，氣體流速不低于流量計分界流量對應(yīng)的流速，同時超聲流量計配套使用的壓力、溫度測量儀表應(yīng)符合 GB /T 18603 的要求，具備有效的檢 定 證 書，其中壓力儀表非常大允許誤差為± 0. 2% ，單次測量壓力波動不超過 ± 0. 5% ，溫度儀表非常大允許誤差為 ± 0. 3 ℃，單次測量溫度波動不超過 ± 0. 5 ℃，氣體組成分析方法應(yīng)符合 GB / T 13610 和 GB /T 13609 的要求，氣相色譜儀應(yīng)具備有效 的 檢 定 證 書。理論聲速計算軟件應(yīng)按照AGA Ｒeport N0. 10 執(zhí)行。
2. 2 核查步驟及技術(shù)要求
( 1) 將天然氣流量調(diào)節(jié)至分界流量以上; ( 2) 待流量穩(wěn)定后，記錄流量計信息診斷數(shù)據(jù)，導(dǎo)出流量計診斷報告; ( 3) 測量記錄管道內(nèi)氣體的溫度、壓力、組分等數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)輸入理論聲速計算軟件; ( 4) 將計算聲速和流量計測量的平均聲速進行比較，聲速偏差應(yīng)符合表 1 的要求; ( 5) 重復(fù)上述步驟，連續(xù)測量 3 次，計算出測量結(jié)果重復(fù)性，應(yīng)符合表 1 的要求。
綜上所述，對標(biāo)是一項取長補短、不斷進步的工作，不是簡單的數(shù)據(jù)對比，在越來越激烈的市場競爭下，企業(yè)計量專業(yè)對標(biāo)是明確自己與同行先進企業(yè)在各方面存在的差距和問題，合理引用先進企業(yè)的經(jīng)驗，不斷縮小與先進企業(yè)的差距。
