智能氣體超聲流量計(jì)
——氣體超聲計(jì)量撬實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)鈱捔砍虦?zhǔn)確計(jì)量

近年來(lái)，氣體超聲流量計(jì)是天然氣、城市煤氣流量檢測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)亮點(diǎn)。從目前在中、大口徑管道氣體流量計(jì)量中的應(yīng)用情況來(lái)看，氣體超聲流量計(jì)在計(jì)量準(zhǔn)確度、可靠性、量程比寬、壓力損失、維護(hù)費(fèi)用以及制造成本等方面與其它計(jì)量器具相比都有自己的明顯優(yōu)勢(shì)，尤其是在天然氣輸送領(lǐng)域，氣體超聲流量計(jì)已有成為*佳選擇的趨勢(shì)。根據(jù)市場(chǎng)應(yīng)用的實(shí)際情況，要滿(mǎn)足同一用戶(hù)多點(diǎn)分散計(jì)量的需要，在計(jì)量撬中采用氣體超聲流量計(jì)作為計(jì)量單元，氣體超聲流量計(jì)以其量程比寬、無(wú)壓損、準(zhǔn)確度高、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)可以使該計(jì)量撬工作性能穩(wěn)定，計(jì)量準(zhǔn)確度高，*大限度滿(mǎn)足買(mǎi)賣(mài)雙方的貿(mào)易計(jì)量需求。

本文通過(guò)采用兩套氣體超聲流量計(jì)的應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例，實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)鈱捔砍痰臏?zhǔn)確計(jì)量。
安裝靈活 可靠性強(qiáng)
氣體超聲流量計(jì)基于聲速差的原理，流速測(cè)量準(zhǔn)確，能**補(bǔ)償介質(zhì)組分變化對(duì)聲速的影響；整體式采用防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，性能**可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡(jiǎn)便、維護(hù)成本低；計(jì)量單元及管道內(nèi)無(wú)活動(dòng)、阻流機(jī)械部件，無(wú)壓力損失；始動(dòng)流量非常小，起步流量可達(dá)0.005m3/h；測(cè)量范圍寬（量程比大），根據(jù)不同公稱(chēng)通徑量程比在30：1～100：1范圍，應(yīng)用于計(jì)量撬系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)1000：1甚至更寬量程范圍的準(zhǔn)確計(jì)量；適用于寬溫度和壓力范圍氣體介質(zhì)，能適應(yīng)城市燃?xì)獾凸ぷ鲏毫Νh(huán)境；適用于介質(zhì)狀況惡劣情況下（如煤氣廠(chǎng)生產(chǎn)的含焦油、水蒸氣等的煤氣）的測(cè)量；適用于流態(tài)狀況不佳的介質(zhì)（如低頻脈動(dòng)氣流）；可現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)況流量計(jì)算和顯示，也可上傳至監(jiān)控室計(jì)
算機(jī)顯示；轉(zhuǎn)換器（信號(hào)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(qiáng)，無(wú)漂移。




結(jié)合實(shí)踐的論證與應(yīng)用
應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)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(jì)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(jì)。該應(yīng)用場(chǎng)合突出特點(diǎn)是氣體流量波動(dòng)范圍比較大，即量程比很寬（*大可達(dá)1000: 1甚至更寬），起始計(jì)量流量?。?小工況流量?jī)H為1m3/h)，這種場(chǎng)合靠單臺(tái)氣體流量計(jì)已無(wú)法滿(mǎn)足在這樣大流量范圍下準(zhǔn)確度計(jì)量的要求，需要一套完善的計(jì)量系統(tǒng)滿(mǎn)足寬量程比條件下準(zhǔn)確計(jì)量的需求。結(jié)合氣體超聲流量計(jì)產(chǎn)品在中、低壓城市燃?xì)庥?jì)量方面長(zhǎng)期積累的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)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(jì)量撬安裝在總?cè)肟诙耍瑢?shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)的總計(jì)量，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用模式為先計(jì)量后調(diào)壓，終端用氣點(diǎn)根據(jù)實(shí)際需要確定是否再作調(diào)壓處理，對(duì)于改造類(lèi)項(xiàng)目的用戶(hù)，現(xiàn)場(chǎng)原使用的終端流量計(jì)（如氣體渦輪流量計(jì)、氣體羅茨流量計(jì)、皮膜表等）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要決定是否保留，如果保留可作為參考計(jì)量。





切實(shí)的方案實(shí)施
采用兩臺(tái)（或三臺(tái)，視流量范圍而定，本文僅對(duì)兩臺(tái)流量計(jì)組合進(jìn)行討論）大小流量可以部分覆蓋的流量計(jì)即氣體超聲流量計(jì)1（大口徑流量計(jì)）與氣體超聲流量計(jì)2（小口徑流量計(jì)）進(jìn)行并聯(lián)組合，相應(yīng)在每臺(tái)流量計(jì)的后端各串聯(lián)一個(gè)電動(dòng)球閥，形成一個(gè)寬量程的氣體超聲計(jì)量撬。在零流量時(shí)，智能控制器關(guān)閉大流量電動(dòng)球閥，開(kāi)啟小流量電動(dòng)球閥，保證小口徑流量計(jì)處于等待狀態(tài)；當(dāng)小口徑流量計(jì)有流量通過(guò)，且工況流量低于設(shè)定的切換流量上限值時(shí)，由小口徑流量計(jì)負(fù)責(zé)計(jì)量；而通過(guò)小口徑流量計(jì)中的工況流量上升到高于設(shè)定的切換流量上限值時(shí)，則智能控制器發(fā)出指令打開(kāi)大流量電動(dòng)球閥，當(dāng)大口徑流量計(jì)進(jìn)入正常計(jì)量狀態(tài)后，關(guān)閉小流量電動(dòng)球閥；而當(dāng)流量下降到低于大流量計(jì)設(shè)定的切換流量下限時(shí)，智能控制器發(fā)出指令開(kāi)啟小流量電動(dòng)球閥，當(dāng)小流量計(jì)進(jìn)入正常計(jì)量狀態(tài)后，大流量計(jì)關(guān)閉大流量電動(dòng)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(jì)的頻繁切換，保證計(jì)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(jì)輸出的反映流量信息的脈沖（或RS232/485串口）信號(hào)對(duì)電動(dòng)球閥實(shí)現(xiàn)切斷或開(kāi)啟的控制，保證大小流量狀態(tài)下兩個(gè)流量計(jì)間的切換和準(zhǔn)確計(jì)量。該氣體超聲計(jì)量撬的工藝流程圖如圖2所示：該計(jì)量撬系統(tǒng)典型的配置包括兩臺(tái)大、小口徑的氣體超聲流量計(jì)，大、小管路的控制球閥，配套連接管段，自動(dòng)控制系統(tǒng)（智能控制器），以及用戶(hù)終端附屬的調(diào)壓器、其它分路
流量計(jì)等。根據(jù)流量范圍確定氣體超聲流量計(jì)的口徑和壓力規(guī)格，確定大小流量計(jì)切換流量上下限為A/B m3/h；將其分別與對(duì)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(jì)的流量信息采集及控制球閥的自動(dòng)切換控制是通過(guò)一套自動(dòng)控制系統(tǒng)完成，該自動(dòng)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(duì)電動(dòng)球閥的進(jìn)行切換控制，完成電動(dòng)球閥的開(kāi)啟和閉合，實(shí)現(xiàn)流量計(jì)大小流量計(jì)量的智能切換；采集大小流量計(jì)的流量信
息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和累計(jì)積算等功能，另外可根據(jù)用戶(hù)需要擴(kuò)展無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)傳等控制功能。該氣體超聲計(jì)量撬系統(tǒng)準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)，能滿(mǎn)足工業(yè)、商業(yè)用戶(hù)等多點(diǎn)分散計(jì)量項(xiàng)目的優(yōu)化改造或新布局設(shè)計(jì)方案的要求，可實(shí)現(xiàn)先計(jì)量后調(diào)壓的個(gè)性需求，系統(tǒng)準(zhǔn)確度等級(jí)高，可操作性強(qiáng)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家相關(guān)調(diào)壓計(jì)量撬的燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范、電動(dòng)球閥、以及氣體超聲流量計(jì)生產(chǎn)制造相關(guān)的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在撬裝的設(shè)計(jì)中嚴(yán)格遵循GB 50251-2003輸氣管道設(shè)計(jì)規(guī)范等相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和**法規(guī)。實(shí)際制
作過(guò)程中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后組裝成撬的形式。通過(guò)上述對(duì)該氣體超聲計(jì)量撬的描述以及在城市燃?xì)庥脩?hù)實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)踐，證實(shí)了氣體超聲流量計(jì)應(yīng)用于計(jì)量撬中對(duì)城市燃?xì)庥?jì)量方面具有獨(dú)到的優(yōu)越性，尤其是對(duì)同一用戶(hù)多點(diǎn)分散用氣的應(yīng)用場(chǎng)合，可以大大降低用戶(hù)在計(jì)量?jī)x表方面的投資成本，同時(shí)提高了城市燃?xì)庥?jì)量系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確度等級(jí)、降低管理部門(mén)運(yùn)營(yíng)和監(jiān)控方面的成本，若輔以遠(yuǎn)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。