国产超声流量计在城市燃气输配领域的应用.doc

国产气体超声流量计在城市燃气输配领域的应用 上海维思仪器仪表有限公司 副总经理 曾春雨 摘要：气体超声流量计作为一种在燃气输配管道上精确计量气体流量的仪表产品，其应用范围正在不断扩大。本文结合气体超声流量计的工作原理，以及国内外产品的特性比对，着重介绍了国产气体超声流量计在国内城市管网的应用情况及其发展前景。 关键词：气体超声流量计、城市燃气、输配、计量应用 一、前言 随着我国对石油天然气领域基础建设的高密度、大幅度投资，城市燃气行业也面临着前所未有的发展机遇。国家级、省级、市级燃气管网建设的步伐越来越快，燃气气源结构从单一的煤气、液化石油气向天然气、液化天然气、煤层气等多气源方向发展，燃气用户也从单纯城市居民用气向更多的商业用户、工业用户、燃气电厂、化工厂等大型集团用户转变。用气需求的大幅度提升与燃气管网的发展滞后，给城市燃气管网的输配管理带来了很大的挑战。 管网输配的精细化管理，首先需要对管网结点的流量、流速、压力、温度等流体信息进行准确及时地统计和采集，因此，气体流量计越来越成为燃气运营管理的关注重点。 我国为配合西气东输工程建设，从1999年开始，西南油气田分公司引进了一批进口气体超声流量计，做了大量的验证试验。考虑到当初一套进口气体超声流量计价格在100万人民币左右，对城市燃气而言成本太高，而且进口产品的工作压力范围也不适合主要工作压力低于1MPa的我国城市燃气领域。针对当时的技术水平和产品情况，行业内形成了气体超声流量计适用于长输管线大口径、大流量贸易交接的观念。 经过多年的产品技术发展，目前的市场环境已经发生了很大的改变。首先，国产气体超声流量计已经应运而生，随着国产超声流量计的市场化应用，进口产品的价格一路下滑。另一方面，完全自主知识产权的国产超声流量计，在低压应用领域已经超越了进口产品，工作压力范围完全能够覆盖我国城市燃气行业的技术需求。 这些变化，给城市燃气输配领域应用气体超声流量计，提升精细化管理水平创造了很好的条件。目前，一些国内大中城市已经开始这方面的尝试，如上海、沈阳、西宁、哈尔滨、天津等地已经开始使用或正在准备使用国产气体超声流量计。气体超声流量计进入城市燃气行业已经成为大势所趋，越来越被人们所重视。 二、气体超声流量计的工作原理 气体超声流量计由测量管段（短截）、超声换能器探头、超声测量及智能转换器（超声信号处理单元）、流量计算机、前后直管段、温度变送器和压力变送器等组成。下图为国产典型双通道二次反射型气体超声流量计结构示意图。 图 双通道气体超声流量计系统组成示意图 气体超声流量计的测量管段上装有一对超声换能器（传感器），超声换能器1和2，3和4交替发射和接收超声波，采用超声波检测技术，测量超声波沿管内流体顺向和逆向传播的声速差，并通过声电换能技术和高位模数转换技术测算出管段内气体流速。通过流速与截面积可确定单位时间里管段流量的原理，根据厂方已精确测知的测量管道直径，可换算出管道内气体流体的工况流量。 由于气体的可压缩性，实际应用中还需要测量工艺管道中气体的即时压力、温度以及不同气体介质的摩尔组份。美国AGA8号报告给出了经广泛验证的气体压缩因子计算办法，根据实际测量的工况数据可计算出气体即时压缩因子。流量计的数字运算单元可根据客户需要计算出经温度、压力补偿的实时标况流量。 因为气体超声流量计是通过不同通道同时测算顺向及逆向两个方向的声速差来计算流量信息，因此，气体超声流量计可轻易完成测量管段内的双向流量计量。气体超声流量计的这一特性，被广泛应用于城市燃气输配过程的双向贸易交接或双向流量监控。 气体超声流量计具有以下显著的特点： 直通型管道，无阻流部件，无压力损失； 可双向测量，双向均能达到要求的测量精度； 宽量程比，可达到1：100； 精度高，测量稳定、重复性好，最高精度可达到0.3%； 具有流量计算功能，可进行组分修正以及压力温度补偿运算； 智能储存功能，对多种测量数据及自检信息进行长期储存； 远程通讯，可通过有线和无线方式进行远程传输和控制； 使用寿命长，使用寿命大于25年； 操作界面友好，可视操作，方便用户； 应用广泛，口径涵盖DN80～DN1600，压力覆盖0.06～17MPa； 适应各种气体，因能进行组分修正，可应用于煤气、天然气、LPG、LNG、CNG、CBM等多种气体。 三、国产气体超声流量计产品的技术特点 国产气体超声流量计是基于完全自主知识产权的自主创新产品，与进口气体超声流量计相比，技术立足点不同，应用倾向性不同，产品技术成熟度各有优缺点。总体上来说，国产产品的本地化市场技术适应能力更强，而进口产品的产品工艺成熟度较高，具体来看，国产产品具有以下几个方面的技术特点： 1、换能器工作频率 气体超声流量计中换能器（传感器）的工作频率与管道内