智能氣體超聲流量計
——氣體超聲計量撬實現(xiàn)城市燃氣寬量程準(zhǔn)確計量

近年來，氣體超聲流量計是天然氣、城市煤氣流量檢測領(lǐng)域的一個亮點。從目前在中、大口徑管道氣體流量計量中的應(yīng)用情況來看，氣體超聲流量計在計量準(zhǔn)確度、可靠性、量程比寬、壓力損失、維護費用以及制造成本等方面與其它計量器具相比都有自己的明顯優(yōu)勢，尤其是在天然氣輸送領(lǐng)域，氣體超聲流量計已有成為*佳選擇的趨勢。根據(jù)市場應(yīng)用的實際情況，要滿足同一用戶多點分散計量的需要，在計量撬中采用氣體超聲流量計作為計量單元，氣體超聲流量計以其量程比寬、無壓損、準(zhǔn)確度高、可靠性強等特點可以使該計量撬工作性能穩(wěn)定，計量準(zhǔn)確度高，*大限度滿足買賣雙方的貿(mào)易計量需求。

本文通過采用兩套氣體超聲流量計的應(yīng)用設(shè)計實例，實現(xiàn)城市燃氣寬量程的準(zhǔn)確計量。
安裝靈活 可靠性強
氣體超聲流量計基于聲速差的原理，流速測量準(zhǔn)確，能**補償介質(zhì)組分變化對聲速的影響；整體式采用防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計，性能**可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡便、維護成本低；計量單元及管道內(nèi)無活動、阻流機械部件，無壓力損失；始動流量非常小，起步流量可達0.005m3/h；測量范圍寬（量程比大），根據(jù)不同公稱通徑量程比在30：1～100：1范圍，應(yīng)用于計量撬系統(tǒng)可以實現(xiàn)1000：1甚至更寬量程范圍的準(zhǔn)確計量；適用于寬溫度和壓力范圍氣體介質(zhì)，能適應(yīng)城市燃氣低工作壓力環(huán)境；適用于介質(zhì)狀況惡劣情況下（如煤氣廠生產(chǎn)的含焦油、水蒸氣等的煤氣）的測量；適用于流態(tài)狀況不佳的介質(zhì)（如低頻脈動氣流）；可現(xiàn)場進行標(biāo)況流量計算和顯示，也可上傳至監(jiān)控室計
算機顯示；轉(zhuǎn)換器（信號處理單元）的安裝方式靈活，與表體采用一體型安裝或分體型安裝；抗噪聲性、可靠性強，無漂移。




結(jié)合實踐的論證與應(yīng)用
應(yīng)用現(xiàn)場的標(biāo)況流量為5~5000Nm3/h,工作壓力0.2~0.4MPa，入口中壓管道口徑DN150，調(diào)壓后壓力為3、15、150KPa三種壓力，設(shè)計總輸出流量*大為4000 Nm3/h,*低僅為5Nm3/h，低壓輸出管道口徑為DN150、DN100、DN80和DN50幾種，現(xiàn)均安裝相應(yīng)口徑規(guī)格的氣體渦輪和羅茨流量計。該應(yīng)用場合突出特點是氣體流量波動范圍比較大，即量程比很寬（*大可達1000: 1甚至更寬），起始計量流量?。?小工況流量僅為1m3/h)，這種場合靠單臺氣體流量計已無法滿足在這樣大流量范圍下準(zhǔn)確度計量的要求，需要一套完善的計量系統(tǒng)滿足寬量程比條件下準(zhǔn)確計量的需求。結(jié)合氣體超聲流量計產(chǎn)品在中、低壓城市燃氣計量方面長期積累的應(yīng)用經(jīng)驗以及多方面的技術(shù)論證給出如下解決方式：采用一套氣體超聲計量撬安裝在總?cè)肟诙?，實現(xiàn)對用戶的總計量，現(xiàn)場應(yīng)用模式為先計量后調(diào)壓，終端用氣點根據(jù)實際需要確定是否再作調(diào)壓處理，對于改造類項目的用戶，現(xiàn)場原使用的終端流量計（如氣體渦輪流量計、氣體羅茨流量計、皮膜表等）根據(jù)現(xiàn)場需要決定是否保留，如果保留可作為參考計量。





切實的方案實施
采用兩臺（或三臺，視流量范圍而定，本文僅對兩臺流量計組合進行討論）大小流量可以部分覆蓋的流量計即氣體超聲流量計1（大口徑流量計）與氣體超聲流量計2（小口徑流量計）進行并聯(lián)組合，相應(yīng)在每臺流量計的后端各串聯(lián)一個電動球閥，形成一個寬量程的氣體超聲計量撬。在零流量時，智能控制器關(guān)閉大流量電動球閥，開啟小流量電動球閥，保證小口徑流量計處于等待狀態(tài)；當(dāng)小口徑流量計有流量通過，且工況流量低于設(shè)定的切換流量上限值時，由小口徑流量計負責(zé)計量；而通過小口徑流量計中的工況流量上升到高于設(shè)定的切換流量上限值時，則智能控制器發(fā)出指令打開大流量電動球閥，當(dāng)大口徑流量計進入正常計量狀態(tài)后，關(guān)閉小流量電動球閥；而當(dāng)流量下降到低于大流量計設(shè)定的切換流量下限時，智能控制器發(fā)出指令開啟小流量電動球閥，當(dāng)小流量計進入正常計量狀態(tài)后，大流量計關(guān)閉大流量電動球閥。在大小流量的切換上下限之間設(shè)定有一定的閾值，避免大小流量計的頻繁切換，保證計量的可靠性。流量控制模型圖，如圖1所示。智能控制器根據(jù)大小流量計輸出的反映流量信息的脈沖（或RS232/485串口）信號對電動球閥實現(xiàn)切斷或開啟的控制，保證大小流量狀態(tài)下兩個流量計間的切換和準(zhǔn)確計量。該氣體超聲計量撬的工藝流程圖如圖2所示：該計量撬系統(tǒng)典型的配置包括兩臺大、小口徑的氣體超聲流量計，大、小管路的控制球閥，配套連接管段，自動控制系統(tǒng)（智能控制器），以及用戶終端附屬的調(diào)壓器、其它分路
流量計等。根據(jù)流量范圍確定氣體超聲流量計的口徑和壓力規(guī)格，確定大小流量計切換流量上下限為A/B m3/h；將其分別與對應(yīng)規(guī)格的控制球閥串聯(lián)，然后兩路（或三路）并聯(lián)成撬，流量計的流量信息采集及控制球閥的自動切換控制是通過一套自動控制系統(tǒng)完成，該自動控制系統(tǒng)可以是一套智能控制器，另外，可由PLC控制器與流量積算儀組成的集成系統(tǒng)。智能控制器主要功能是對電動球閥的進行切換控制，完成電動球閥的開啟和閉合，實現(xiàn)流量計大小流量計量的智能切換；采集大小流量計的流量信
息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和累計積算等功能，另外可根據(jù)用戶需要擴展無線遠傳等控制功能。該氣體超聲計量撬系統(tǒng)準(zhǔn)確度等級為1.0級，能滿足工業(yè)、商業(yè)用戶等多點分散計量項目的優(yōu)化改造或新布局設(shè)計方案的要求，可實現(xiàn)先計量后調(diào)壓的個性需求，系統(tǒng)準(zhǔn)確度等級高，可操作性強。產(chǎn)品設(shè)計過程嚴格執(zhí)行國家相關(guān)調(diào)壓計量撬的燃氣設(shè)計規(guī)范、電動球閥、以及氣體超聲流量計生產(chǎn)制造相關(guān)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在撬裝的設(shè)計中嚴格遵循GB 50251-2003輸氣管道設(shè)計規(guī)范等相關(guān)設(shè)計規(guī)范和**法規(guī)。實際制
作過程中根據(jù)現(xiàn)場情況，撬裝設(shè)備可采用整體吊裝的形式，也可采用部件分散包裝運輸?shù)浆F(xiàn)場后組裝成撬的形式。通過上述對該氣體超聲計量撬的描述以及在城市燃氣用戶實際應(yīng)用中的實踐，證實了氣體超聲流量計應(yīng)用于計量撬中對城市燃氣計量方面具有獨到的優(yōu)越性，尤其是對同一用戶多點分散用氣的應(yīng)用場合，可以大大降低用戶在計量儀表方面的投資成本，同時提高了城市燃氣計量系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確度等級、降低管理部門運營和監(jiān)控方面的成本，若輔以遠傳抄表功能更能體現(xiàn)其智能化特性，值得在行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用。