隨著中國天然氣生產(chǎn)和消費(fèi)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(jì)量也變得越來越重要。目前國內(nèi)天然氣貿(mào)易計(jì)量主要采用超聲流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、孔板流量計(jì)等。相對于渦輪流量計(jì)和孔板流量計(jì)，超聲流量計(jì)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(diǎn)，已成為天然氣貿(mào)易交接中的主流計(jì)量器具。尤其在大口徑、大流量、高壓力的天然氣外輸計(jì)量中，氣體超聲流量計(jì)的優(yōu)勢尤為明顯［1 － 2］。根 據(jù) JJG 1030—2007 《超聲流量計(jì)》檢定規(guī)程，超聲流量計(jì)每兩年需要進(jìn)行檢定一次［3］，流量計(jì)的拆裝和運(yùn)輸，消耗了大量的時(shí)間和人力，目前具有天然氣實(shí)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(jì)需要提前排隊(duì)送檢。超聲流量計(jì)檢定周期內(nèi)實(shí)際使用時(shí)間被大大縮短。另外，JJG 1030— 2007 《超聲流量計(jì)》檢定規(guī)程規(guī)定可以每六年對超聲流量計(jì)檢定一次并每年在使用現(xiàn)場進(jìn)行使用中檢驗(yàn)［3］。所以使用聲速核查對超聲流量計(jì)進(jìn)行使用中檢驗(yàn)，不僅能夠提高超聲流量計(jì)計(jì)量性能的可靠性和天然氣輸差原因分析的科學(xué)性，同時(shí)還能延長超聲流量計(jì)的實(shí)流檢定周期，降低維護(hù)成本。
1 聲速核查的原理
超聲流量計(jì)是通過傳播時(shí)間差法測量氣體流量的速度式流量計(jì)，聲脈沖沿聲道方向傳播，由其中一個(gè)換能器發(fā)射，另一個(gè)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(shí)間，s; t2 為聲脈沖逆流傳播時(shí)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(shí)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(shí)間和逆流傳播時(shí)間，可以計(jì)算出聲波在氣流中的傳播速度 Cf，如式 ( 1) 所示，同時(shí)可以計(jì)算出工作條件下通過氣體超聲流量計(jì)的氣體軸向流速 V，如式 ( 2) 所示，從而計(jì)算出氣體的軸向平均流速和流量。
超聲流量計(jì)體積流量計(jì)算由氣體軸向平均流速和流通面積的乘積計(jì)算得出，流量計(jì)的流通面積出廠時(shí)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(jì)算的參數(shù)包括聲道長度、聲道角以及順流逆流的傳播時(shí)間，其中聲道長度和聲道角同樣在流量計(jì)出廠時(shí)就已經(jīng)確定，由式 ( 2) 可以得出，流體流速的計(jì)算只需要準(zhǔn)確測量出聲波的傳播時(shí)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(shí)間得到的。所以通過對超聲流量計(jì)聲速的核查，可以檢驗(yàn)流量計(jì)測量聲速的準(zhǔn)確性，確定聲波傳播時(shí)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(jì)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(shí)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(jì)分界流量對應(yīng)的流速，同時(shí)超聲流量計(jì)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(jì)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(jì)信息診斷數(shù)據(jù)，導(dǎo)出流量計(jì)診斷報(bào)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(jì)算軟件; ( 4) 將計(jì)算聲速和流量計(jì)測量的平均聲速進(jìn)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(jì)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(xiàng)取長補(bǔ)短、不斷進(jìn)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(jì)量專業(yè)對標(biāo)是明確自己與同行先進(jìn)企業(yè)在各方面存在的差距和問題，合理引用先進(jìn)企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，不斷縮小與先進(jìn)企業(yè)的差距。
