超声波流量计在湿气中的应用

　　天然气流量计量是天然气管道输送中极其重要的一个环节,直接影响企业的经济效益和用户利益。近几年来,使用多声道超声波流量计作为天然气计量仪表,利用时间差法原理来测量天然气流量,已经得到了广泛的认可。但是如果介质中存在大量的水也就是在湿气环境下,超声波流量计是否能够正常工作还不为人知,本文通过介绍一台六声道气体超声波流量计在湿气环境下工作的测试结果,来证明是可以的。

　　1　MPU1200超声流量计的原理

　　MPU1200型号六声道气体超声波流量计是基于时间差法进行测量的,通过已知的声程长度L和声程夹角θ,及测量的顺流和逆流的时间差Tu和Td,气体流速V就可以计算出来(见图1)。

　　因此流量计的气体流量就可以从简单的气体流速v乘以流量计的截面积和权重因子系数K得出q=A×v×K。

　　永唐秦输气管道秦皇岛分输站采用的是孔径为DN300MPU 1200型六声道气体超声波流量计,此流量计是采用管道中心直射声道方式设计。直射声道方式可以避免反射声道的诸多问题,例如含液和杂质时对超声波流量计计量的影响。直射声道方式的缺点是涡流对换能器能够造成影响。由于考虑流量计在现场的复杂流态中而产生涡流和横向流对流量测量结果所造成的影响,故在两个以上层面上安装十字交叉传感器,用于测量横向流速(见图2)。根据这12个传感器的测量信息和两个层面的横向流速并通过分析流体方向,可以确定是否要处理紊流或交叉流。由于MPU1200流量计测量了横向流速,所以它可以补偿横向流测量产生的误差,对每一个层面流速进行动态补偿,得出真实轴向流速分布。

　　2　测试过程

　　根据AGA-9报告的要求,这台六声道气体超声波流量计现场实际安装方式采用上游10D加整流器、下游3D的直管段并且直管段内径与流量计内径一致[1],测试时间1年。

　　2·1　夏季测试

　　永唐秦管道的气源是符合贸易输送的、干燥的、清洁的陕京二线天然气,但由于施工干燥吹扫不够彻底,地下管道弯头多等诸多原因导致秦皇岛站这个永唐秦管道的末站,输送的是含有在露点20℃的湿气,由于工艺流程上要求密闭状态下输送天然气,故无法提供准确的液体含量数值,根据传感器位置最低的声道增益最大,离液态水最近,可估计液体含量大约为流量计的前后直管段体积1/5的液体含量[2]。因此现场的湿气问题比较严重,在此条件下测试六声道气体超声波流量计在湿气下的性能。从流量计动态分析软件WINSCREEN可以看出流量计的采样百分比都为100%,说明流量计在此湿气条件下运行数据稳定良好。管道气体压力在3MPa情况下,表1表明了水露点与水蒸气体积含量[3]的对比。