超声波流量计在人工煤气流量计量中的应用

　　0 概述

　　上海吴淞煤气制气有限公司出厂煤气有部分采用往复式压送机输送。往复压送的煤气流量的量程比最大为 1∶9，且气流是脉动的，流量计位置距离压送机又很近，故九十年代试用同济大学声学研究所单声道气体超声波流量计进行计量。

　　1997 年上海燃气行业进行了产销分离改革，成立了上海煤气销售(集团)有限公司与上海煤气制气(集团)有限公司。为达到制气和销售集团之间煤气公平、公正计量的目标，顺应改革的需求，上海成立了国内首家燃气公正计量站，为产销双方进行出厂煤气公正计量。公正站成立后，吴淞公司单声道气体超声波流量计即正式作为贸易结算流量计开始其在上海人工煤气计量中的应用。

　　2000 年底，上海燃气行业进行了裂变重组，在上海浦西地区(气源为人工煤气)以苏州河为界成立了两家燃气销售公司，上海大众燃气销售有限公司与上海市北燃气销售有限公司。由于浦西地区人工煤气为一张网供应格局，为适应改革需要，满足上述两公司独立计量的需要，在南北互通的煤气桥管中安装流量计势在必行。

　　苏州河桥管中煤气流向和流量随桥管两端压力变化而变化，具有双向和流量变动大的特点，常规流量计无法满足其计量要求，只能选择超声波流量计，超声波流量计在上海人工煤气计量中的应用得到进一步扩大。

　　1 测量原理

　　1.1 原理简介

　　采用超声波检测技术测定气体流量，通过测量超声波沿气流顺向和逆向传播的声速差、压力和温度，算出气体的流速及标准状态下气体的流量。

　　如图 1 所示，假设两换能器间的超声传播距离为 L，超声传播方向与轴线之间的夹角为 θ，超声波在静态气体中的声速为 C0，则当管道内气体流速为 u 时，超声波沿气流顺向传播和逆向传播的声速C1、C2分别为：

　　(1)式为速差法流量测量的基本原理表达式。式中，t1、t2分别为超声波顺向传播和逆向传播时的声时，τ1、τ2分别为超声波顺向传播和逆向传播时电路、电缆及换能器等产生的声延时。

　　从上式可以看出，速差法测量具有很大的优越性，测得的流速 u 与媒质(即成分)的声速 C0无关，这对于生产现场实际测量是十分有利的。

　　由测得的管道中的气体流速，乘以管道横断面面积可以得到工况条件下气体的瞬时流量 Q：

　　瞬时流量 Q 可以转换成标准工况下气体的瞬时流量 Q0：

　　式中，P、T、Z 分别为管道中工况条件下气体的压力、温度和压缩因子，P0、T0、Z0分别为标准工况下气体的压力、温度和压缩因子。