气体超声流量计使用中检验技术现场应用研究

气体超声流量计在检定周期内进行使用中检验在国内是一项新开展的研究领域。现场使用的超声流量计在检定周期内由于工况条件的变化、自身器件性能的变化、外部影响因素的变化等种种因素的作用，其流量计状态可能发生变化。通过在现场对气体超声流量计进行使用中检验可以发现和处理一些流量计故障和影响计量的潜在影响因素，对延长检定期限有着重要的依据和作用，而且能够促进使用单位加强现场计量管理，避免和减少计量纠纷。

1.引言

西南油气田分公司和成都站技术人员实际现场工作中发现，近年来在中国大量的不同国家、不同厂家、不同规格型号的气体超声流量计被投入使用。不同厂家的流量计有着不同的性能指标和参数要求，现场计量人员难于清楚了解。加之超声流量计本身的复杂性，现场计量管理人员由于自身素质的限制，往往不知道如何合理维护超声流量计的运行，不知道如何核查超声波流量计状态和具体参数，也就不知道如何进行监督管理。由于超声流量计内部无可动部件、自动化程度高、需要人为维护工作量小等因素，使得现场计量管理人员往往把其当成完全“免维护”的仪表，对其表现出的一些报警信息和状态变化毫无反应，导致超声波流量计出现报警或一些简单故障也无人会处理，拖延成一些更大的问题。解决上述问题的关键就在于使用超声流量计使用中检验的两个重要的手段进行实地操作，这样不仅可以现场确定流量计现时状态，提高现场计量管理人员素质，帮助现场人员进行计量监督管理，还可以解决超声流量计现场使用中出现的各种问题报警及故障，保障流量计正常运行。

2.如何进行超声流量计使用中检验

目前对现场流量计进行核查通常使用的方法有2种：一种是采用一台标准流量计与之进行比较；另一种就是以声速法计算为基础配合历史曲线比较，对流量计进行使用中检验。这2种方法各有优缺点，但就现场简便易行来说，毫无疑问后一种方法进行期间核查较为可行。而这种方法的2个最重要手段就是声速计算和历史曲线比较。

2.1 声速计算

简单的来说，超声流量计的原理就是利用超声波在流动气体中上下游传播时间差来测量流速，进而计算出流量。其中传播时间差来自于对各声道声速的实际测定，而AGA10号报告中明确指出，只要管道内气体组分确定，压力温度确定，那么就可以算出超声波传播的理论声速，通过比较实测声速和理论声速的不同，就可以发现该流量计是否可能存在计量偏差。实际操作中一个完整的声速计算应包括以下几点：

（1）各声道声速测量计算；（2）最大声速差计算；（3）声速偏差计算；（4）重复性计算。

2.2 历史曲线的比较

所谓历史曲线比较简单的说就是对曾经存在，使用过的、有更改的、现适时表现的各种参数记录，将其与现在存在，正在使用、目前表现出的参数进行对比就可以看出超声波流量计变化的趋势、变化的量、以及变化量是否在一个可以接受的范围内。历史曲线的变化可以辅助说明流量计状态的改变，以及其是否需要重新进行实流检定。成都站经过实验和经验得出初步的结论，一个较完善的历史曲线研究应该至少包括以下几点：

（1）要能够核查其原始出厂干检参数和流量计检定证书给出的参数；

这些计量参数都会被流量计黑匣子功能记录下来。通过定期核查这些参数及黑匣子记录就可以发现有没有人为变动计量参数，影响计量数值。

4.使用中检验方法难以证实的情况

（1）对于初始检定合格，在使用过程中性能发生了变化，已经超过了准确度要求，但性能变化不大的情况，此方法能否有效的过滤出这种情况难以证实。

某厂家的口径为DN100的超声流量计声速计算误差与实流检定的比对结果见图4。

从图4可以看出：使用声速计算进行使用中检验

和该超声流量计的实流检定得出了不完全相同的结论，实流检定得出的流量计相对示值误差表明该流量计不符合1.0级准确度等级，需要修正后才能使用，而使用中检验核算出来的声速误差则没有体现出这点，两者的变化曲线趋势也不完全相同；

（2）难以证实声速计算得到的误差值与实流检定误差值之间的联系；

（3）难以证实不同厂家、不同型号的超声波流量计的历史曲线虽然在厂家指标范围内，但变化量较大，这个量大到多少应该重新进行实流检定以确定其性能。

5 开展使用中检验的思考

毋庸置疑，超声流量计使用中检验对计量准确度的判断不如实流检定来得准确和考察全面，但使用中检验由于它自身的对现场计量管理及监督的优势，使得开展这项检查变得十分有必要，其完全可以成为实流检定的有力补充，原因有下：

（1）可以快速大范围的判断超声波流量计的使用状态，确定其在6年检定周期内是否需要重新实流检定，重新标定其系数。虽然判断的精确度可能不如实流检定，但尺有所短，寸有所长，使用中检验的快速和低成本是实流检定所不能比拟的；

（2）使用中检验可以对流量计在使用一段时间后在现场的真实使用状态给出综合评判，包括现场安装条件、噪声干扰、电磁干扰等得影响，这些都是在理想状态下实流检定所不能反映的；

（3）对于加强现场计量管理，提高计量水平有着极其重要的作用。现场计量管理人员由于自身素质的限制，往往不知道如何监督管理超声流量计，加强使用中检验可以发现一些使用中的异常情况，处理一些常见报警或故障，解决不了的可以及时向上级技术部门反映，防止拖成严重事件。

总之,使用使用中检验技术判断流量计实际使用状态和准确度是一种理论上可行，现实中有很大发展空间的一种新方法，其虽然无法代替实流检定的作用，但完全可以成为实流检定的有力补充。前者快速灵活，成本低，准确度稍差，适合大范围初步确定流量计状态，后者速度慢，成本高，准确度很高，但安装拆卸运输太麻烦。2种测试方法补充配合使用将充分发挥超声流量计的性能优势，也有助于制定现场管理规则，加强计量监督管理，确保现场使用超声流量计计量准确度。