由于天然氣從油田開(kāi)采到進(jìn)入管道輸送,再到交付用戶(hù)使用,這一過(guò)程是連續不斷的;而且管輸天然氣的輸量非常大,對于西氣東輸設計輸量要達到120億標準立方米,所以天然氣的在線(xiàn)計量顯得格外重要。在眾多類(lèi)型的流量計中,超聲波流量計是比較適合西氣東輸這種大口徑、高壓、大流量的工作條件的。
從五十年代應用超聲波技術(shù)進(jìn)行計量到現在已經(jīng)有數十年的歷史了,所基于的計量方法也經(jīng)歷了聲環(huán)法、連續波頻移法、模擬式傳輸時(shí)間差法、數字式絕對傳輸時(shí)間法。
其中,數字式絕對傳輸時(shí)間法經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)、發(fā)展,技術(shù)上已經(jīng)趨向于成熟,工作原理是利用聲脈沖在管線(xiàn)內部分別向順流和逆流沿斜線(xiàn)方向傳播,測量出各自的傳輸時(shí)間,沿順流和逆流方向的時(shí)間差值與氣體介質(zhì)的軸向平均流速有關(guān),通過(guò)數值計算技術(shù)即可求出氣體介質(zhì)在管道內的軸向平均流速和流量。
而影響超聲波流量計測量精度的主要因素是現場(chǎng)流動(dòng)狀態(tài)的速度分布和渦流。解決上述問(wèn)題的主要方法是進(jìn)行多聲道配置、設計合理的聲道結構、聲道配置方式,努力克服速度分布不對稱(chēng)、渦流等復雜流態(tài)對測量精度的影響。
西氣東輸采用的是四聲道的Daniel3400系列的氣體超聲波流量計。這種流量計提高了二次分析渦流影響的能力,增強了權重因子的自動(dòng)調整,顯著(zhù)提升儀表在現場(chǎng)的使用精度。
Daniel3400系列超聲流量計的結構主要分為三大部分:流量計本體、超聲換能器、MarkⅡ電子數據處理單元。流量計本體是用來(lái)安裝超聲換能器、MarkⅡ電子數據單元和壓力變送器的裝置;超聲換能器是電信號和聲能相互轉換的裝置;MarkⅡ電子數據處理單元可以對35天以?xún)鹊挠嬃繑祿M(jìn)行存儲,通過(guò)2個(gè)Modbus?。遥樱玻常玻矗福担恚酰欤簦椋洌颍铮鹜ㄓ嵖谶M(jìn)行數據傳輸,計算氣體壓縮因子等等。
這種流量計應用高斯數字求積法來(lái)確定各個(gè)聲道的位置以及每個(gè)聲道的權重因子,但這是以假設流動(dòng)的速度是按照完全軸對稱(chēng)形式分布為前提條件的,另外沒(méi)有對雷諾數的附加信息加以利用。
根據天然氣流量計量的工作特點(diǎn),要求盡可能的消除流量計上游局部阻力造成的流態(tài)紊亂,和流體介質(zhì)流速在管道截面的不均勻分布對測量精度的影響,加強計算機技術(shù)和新型智能化儀表的研發(fā)和應用,努力使西氣東輸的天然氣計量工作取得更大的進(jìn)展。