呼图壁储气库作为全国已建最大的储气库，在天然气外输计量中，计量安全性、稳定性及精确度显得尤为 重要。目前，选用气体超声波流量计检测外输天然气流量，实现贸易交接计量，计量精度高、可靠性强、得到界内 一致认可。

0.引言

呼图壁储气库采气系统完善工程设计气体超声波流量 计一套，包括现场超声波流量计、温度补偿仪表、压力补 偿仪表、前后直管段、流动整流器及流量计算机，具有双 向计量功能，实现呼图壁储气库与西部管道公司之间的贸 易交接计量。

1.测量原理

气体超声波流量计由多对探头传感器、信号测量系 统、电子显示单元等测量元件组成，配套使用流量计算 机。通过对超声脉冲传输时间的测量，实现气体的流速测 量，进而计算出天然气工况条件下的流量，也就是根据顺 气流方向的脉冲比逆气流方向的脉冲速度快的原理，计算 出关系中的气体流速，如图1所示。

每个探头同时进行收发脉冲，每对探头通过连续进行 脉冲收发方向切换完成测量，如：一个方向的传输时间测量完成后，原来的脉冲发射器就变成接收器，反之亦然。 此外，声速的测量还取决于气体的组分类型、压力和温度 等可以量化的因素，为了充分考虑到流态变化的影响，采 用多声道分布在几个完全平行的平面上，每个测量平面由 两个相互交叉的声道组成，声道结构依据高斯-切比雪夫原 理科学排列，保证气体流速测量和不对称流、涡流、切向 流检测与补偿均达到最优化，如图2所示。

2.遵循的规范及标准

《天然气计量系统技术要求》（GB/T 18603-2014)。 《用气体超声流量计测量天然气流量》（GB/T 18604- 2014)。

《Measurement of Gas by Multipath Ultrasonic Meters》 (A.G.A No.9)。

《Speed of Sound in Natural and Other Related Hydrocarbon

Gas》（A.G.A No.10)。

3.选型设计与应用

3.1超声波流量计

♦超声波流量计的量程比宽，可达到1:100的量程 比，适用于流量变化幅度大的计量站场。

♦设计规范要求超声波流量计所测管道内天然气 介质的流速不应超过20m/s。目前，国际知名制造商（例 如：RMG、Daniel、德国西克）所生产的超声波流量计的 检测范围是0.3 m/s ~30 m/s。

♦非贸易交接计量，一般选用单声道或双声道超声 波流量计即可；贸易交接计量中，至少选用4声道超声波流 量计，其中声道数量为探头的对数。

♦超声波流量计需要定期进行实流标定，目前，国内 各大标定站所能标定的超声波流量计的最大口径为DN400。

♦超声波流量计的安装应尽可能避开振动环境，减 少振动、噪音干扰。

♦依据流量计安装使用场所，合理确定超声波流量 计的防爆等级及防护等级。

♦标准参比条件：20t，101.325KPa。

3.2温度补偿仪表

♦超声波流量计补偿用温度检测仪表的精度应该优 于±0.3t。

♦如果流量计只是进行单向流测量，那么应将测温 孔和取样孔设在流量计下游距法兰端面2D〜5D之间；如果 流量计是用于双向流测量，那么测温孔和取样孔应设在距 流量计法兰端面3D〜5D之间。

♦温度计和取样器插人深度宜为1/3D，对于大口径 流量计（DN300及以上），插人深度应不超过125mm。

♦依据流量计安装使用场所，合理确定温度补偿仪 表的防爆等级及防护等级。

3.3压力补偿仪表

♦超声波流量计补偿用压力检测仪表的精度，A级计 量系统不低于0.2%，B级计量系统不低于0.5%，C级计量系 统不低于1.0%。

♦超声波流量计表体应至少有一个取压孔用以测量 静压，每个取压孔应具有装隔离阀的内螺纹，并且具有能 将隔离阀直接安装在取压孔上的回转空间，内螺纹的规格 宜为1/4"NPTF或1/2"NPTF。

♦压力补偿仪表一般选择安装于超声波流量计本 体，也可以根据业主要求，安装于超声波流量计的前后直 管段。

♦依据流量计安装使用场所，合理确定压力补偿仪 表的防爆等级及防护等级。

3.4直管段

♦流量计单向计量，不带整流器的情况下，流量计 上游至少需要50D的直管段；流量计下游直管段长度至少应 为5D。

♦流量计单向计量，带有流动整流器的情况下，流 量计上游至少需要30D的直管段，且流动整流器宜安装在流 量计上游10D处。流量计下游直管段长度至少应为5D。

♦流量计双向计量，带有流动整流器的情况下，流 量计上游至少需要30D的直管段，流量计下游至少需要30D 的直管段，且流动整流器分别安装在流量计上游/下游10D 处为宜。

♦直管段与流动整流器、超声波流量计、上下游管 线之间均采用法兰安装。

3.5流动整流器

♦整流板的孔板厚度应在0.125D~0.25D之间。

♦孔板式流动调整器应选用不锈钢板材料制造。

♦根据超声波流量计制造商要求，合理选用19 束、25束或其他型式的流动整流器。

3.6流量计算机

♦超声波流量计一般配套使用流量计算机，用于流 量计控制和工作的计算机代码应当存储在非易失性存储器中，所有流量计算常数和人工输人的参数也应当存储在非 易失性存储器中。

♦流量计算机应采用LCD显示方式，其面板应带操 作按键，可任意选择显示内容。一般依据数据存储时间， 合理计算出流量计算机的显示精度，例如能达到小数点前 10位及小数点后4位，如图3所示。

♦流量计算机采用柜式安装方式，放置于仪表控制 室内。

4.总结

呼图壁储气库依据天然气出气能力，成功选用超声波 流量计作为贸易交接计量仪表，投运至今，平稳运行，无 故障发生，得到使用方一致好评，在新疆地区得到广泛应 用，为天然气外输计量领域做出巨大贡献。