普光氣田是迄今為止國內發現的規模最大的特大型整裝海相酸性氣田，作為普光氣田開發的大型配套工程，淨化廠年處理酸氣能力120億立方米，年產淨化氣90億yi立li方fang米mi。淨jing化hua廠chang聯lian合he裝zhuang置zhi的de原yuan料liao氣qi和he產chan品pin氣qi計ji量liang采cai用yong了le均jun速su管guan流liu量liang計ji，為wei保bao證zheng計ji量liang準zhun確que性xing，應ying定ding期qi對dui其qi進jin行xing檢jian測ce。由you於yu均jun速su管guan流liu量liang計ji是shi一yi種zhong插cha入ru式shi流liu量liang計ji，拆chai表biao外wai送song檢jian驗yan，從cong技ji術shu上shang和he實shi際ji操cao作zuo上shang難nan度du很hen大da，從cong而er難nan以yi進jin行xing周zhou期qi檢jian定ding。為wei解jie決jue這zhe一yi問wen題ti，近jin年nian來lai，中zhong原yuan油you田tian分fen公gong司si技ji術shu監jian測ce中zhong心xin采cai用yong1010GCN外夾式氣體超聲波流量計（以下簡稱超聲波流量計）對普光氣田淨化廠聯合裝置的均速管流量計進行了比對測試，取得了較為滿意的結果。
一、超聲波流量計原理
超聲波流量計采用數字式多脈衝 MultiPulse ™時shi差cha技ji術shu。每mei聲sheng道dao的de兩liang個ge寬kuan束shu超chao聲sheng波bo換huan能neng器qi，互hu為wei發fa射she和he接jie收shou換huan能neng器qi。超chao聲sheng波bo首shou先xian由you發fa射she換huan能neng器qi發fa出chu，穿chuan過guo管guan壁bi和he介jie質zhi，經jing對dui麵mian管guan壁bi反fan射she後hou再zai次ci穿chuan過guo介jie質zhi和he管guan壁bi被bei接jie收shou換huan能neng器qi接jie收shou，完wan成cheng發fa射she和he接jie收shou的de過guo程cheng。1010GCN利用高精度和超穩定的數字相位檢測回路來測量每一方向（順流和逆流）的聲波到達時間。通過這種檢測方法，1010GCN 氣體流量計能夠分辨±100psneidexiangguanlianshengbodechuanshushijiancha。liyongshengbozailiutizhongshunliuchuanboheniliuchuanbodeshijianchayuliutiliusuchengzhengbizheyiyuanlilaiceliangliutiliusu，genjuguandaojiemianjijisuanchuliutigongkuangxiatijiliuliang。
由於氣體的可壓縮性，所以通常使用標準體積單位來表示體積流量。這就需要1010GCN流(liu)量(liang)計(ji)對(dui)工(gong)況(kuang)體(ti)積(ji)動(dong)態(tai)補(bu)償(chang)，轉(zhuan)換(huan)為(wei)標(biao)準(zhun)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)體(ti)積(ji)。因(yin)此(ci)，流(liu)量(liang)計(ji)需(xu)要(yao)輸(shu)入(ru)工(gong)況(kuang)操(cao)作(zuo)溫(wen)度(du)和(he)壓(ya)力(li)流(liu)量(liang)計(ji)，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)輸(shu)入(ru)氣(qi)體(ti)壓(ya)縮(suo)因(yin)子(zi)或(huo)是(shi)通(tong)過(guo)內(nei)置(zhi)表(biao)格(ge)使(shi)用(yong)動(dong)態(tai)AGA8號報告補償來修正標準體積。
二、現場比對測試操作
1010GCN外夾式氣體超聲波流量計，體積小，功能齊全，操作簡便，測量精度1.0％，其多組換能器適用大多數金屬管，適用管徑範圍為50—700 mm，管壁厚度為2.0—31.8 mm，被測介質壓力不低於0.7MPa。為了降低在線檢測比對的誤差，應精心操作，遵循以下操作步驟，盡量減少人為因素造成的測量誤差。
（一）測量點的選擇與管道參數的測量
正確選擇測量點，準確地測量管道參數，是減少附加比對測試誤差的前提條件。為此必須做到以下兩點：一是測量點應選擇在管道上遊10倍以上、下遊5倍以上管徑長度的直管段上，測量點處應無焊縫、無振動及無電磁幹擾源等；二(er)是(shi)由(you)被(bei)測(ce)單(dan)位(wei)提(ti)供(gong)測(ce)試(shi)管(guan)道(dao)設(she)計(ji)參(can)數(shu)，現(xian)場(chang)用(yong)卡(ka)尺(chi)或(huo)鋼(gang)卷(juan)尺(chi)和(he)超(chao)聲(sheng)波(bo)測(ce)厚(hou)儀(yi)對(dui)管(guan)道(dao)外(wai)徑(jing)及(ji)壁(bi)厚(hou)進(jin)行(xing)複(fu)核(he)，為(wei)減(jian)小(xiao)誤(wu)差(cha)，管(guan)道(dao)外(wai)徑(jing)及(ji)壁(bi)厚(hou)應(ying)進(jin)行(xing)多(duo)點(dian)測(ce)量(liang)後(hou)取(qu)其(qi)平(ping)均(jun)值(zhi)。
（二）安裝換能器
將管道外經、壁厚和管道材質數據輸入流量計主機。主機根據輸入的管道參數，推薦出所安裝換能器的型號、安裝方式和安裝間距。氣體超聲波流量計與液體超聲波流量計相比，測量信號更容易受到噪音信號幹擾，如果信噪比在10:1以下，就無法準確測量。因此在將換能器固定在管道上前，為減小管道噪音信號對測量結果的影響，應在管道外壁粘貼CC129A型氣體耦合劑薄膜，貼時應盡量減少氣泡的產生，如產生氣泡應將氣泡弄破，釋放出氣體。
（三）氣體參數的設置
由淨化廠提供氣體的組分、比熱率、粘度和被測點氣體的溫度、壓力等可靠數據。組份用於計算氣體壓縮因子，比熱率用於計算氣體的平均比重，粘度用於進行流態補償計算。1010GCN流量計可以通過輸入固定的壓縮因子或是通過內置表格使用動態AGA8號報告補償來修正標準體積。現場溫度、壓力如果變化不大時，可以輸入固定值，如果變化較大，1010GCN流量計提供了4個模擬信號輸入通道，可以對溫度、壓力模擬信號定義後，實時采集溫度、壓力信號，將工況條件下的體積流量轉換成標準狀態條件（P=101.325kPa，t=20℃）下的體積流量。
（四） 在線測試數據比對
所有參數設置安裝完成後就可以進行流量測量。為便於現場測試數據和中控室DCS係統的流量數據進行在線比對，將超聲波流量計主機時鍾按照中控室DCS係統時鍾進行校準，由流量計主機自動記錄測試時間和測試結果。
我們選用的1010GCN外夾式氣體超聲波流量計經過了國家石油天然氣大流量計量站南京分站的實流檢定，準確度等級達到了1.0ji。weijinyibuyanzhengqixianchangjiancejingdu，womenshouxianzaipuguangfengongsiwaishutianranqijiliangqiaoguanxianshangjinxingleceshi，yuwaishuchaoshengboliuliangjijinxinglebidui，shujujianbiao1。
表1： 淨化廠外輸計量撬流量比對測試數據
|
序號 |
測試地點 |
測試時長 min |
現場壓力MPa |
現場溫度 |
累積流量Nkm3 |
外輸流量計累積流量Nkm3 |
相對誤差 |
|
計量撬D路 |
15 |
7.53 |
35.1 |
68.13 |
68.79 |
-0.96 |
|
|
計量撬E路 |
15 |
7.53 |
34.9 |
62.61 |
62.29 |
0.51 |
從表中數據可以看出，兩次測量的相對誤差均未超出±1.0%的範圍，說明選用的1010GCN外夾式氣體超聲波流量計精度符合現場測試要求。利用該流量計先後對淨化廠的六套聯合裝置的原料氣和產品氣共18個流量測量點的均速管流量計進行了在線比對測試，數據見表2。
表2： 淨化廠聯合裝置均速管流量計比對測試數據
|
序號 |
測試地點 |
測試時長 min |
現場壓力MPa |
現場溫度 |
累積流量Nkm3 |
均速管流量計累積流量 Nkm3 |
均速管流量計誤差 |
|
一聯合一列原料氣 |
10 |
7.93 |
32.5 |
15.09 |
11.44 |
-24.19 |
|
|
一聯合二列原料氣 |
10 |
7.94 |
34.6 |
22.38 |
21.87 |
-2.27 |
|
|
二聯合一列原料氣 |
7.94 |
34.0 |
10.47 |
9.44 |
-9.84 |
||
|
二聯合二列原料氣 |
35 |
7.99 |
36.4 |
83.23 |
65.73 |
-21.03 |
|
|
三聯合一列原料氣 |
10 |
7.95 |
32.4 |
20.85 |
20.91 |
0.27 |
|
|
三聯合二列原料氣 |
10 |
7.94 |
33.5 |
19.59 |
21.81 |
11.35 |
|
|
四聯合一列原料氣 |
10 |
7.91 |
37.9 |
18.59 |
21.20 |
14.03 |
|
|
四聯合二列原料氣 |
10 |
7.90 |
37.0 |
19.61 |
20.81 |
6.14 |
|
|
五聯合一列原料氣 |
10 |
8.02 |
34.0 |
14.25 |
13.94 |
-2.19 |
|
|
10 |
五聯合二列原料氣 |
10 |
7.96 |
38.5 |
12.75 |
14.59 |
14.45 |
|
11 |
六聯合一列原料氣 |
29 |
8.01 |
35.8 |
124.14 |
60.56 |
-51.22 |
|
12 |
六聯合二列原料氣 |
31 |
7.98 |
37.6 |
81.29 |
64.02 |
-21.24 |
|
13 |
一聯合產品氣 |
10 |
7.55 |
40.5 |
25.28 |
23.77 |
-5.97 |
|
14 |
二聯合產品氣 |
10 |
7.57 |
38.5 |
15.44 |
13.49 |
-12.61 |
|
15 |
三聯合產品氣 |
10 |
7.59 |
37.0 |
29.39 |
31.63 |
7.64 |
|
16 |
四聯合產品氣 |
20 |
7.57 |
39.60 |
61.15 |
57.32 |
-6.26 |
|
17 |
五聯合產品氣 |
22 |
7.58 |
43.3 |
65.58 |
53.49 |
-18.44 |
|
18 |
六聯合產品氣 |
18 |
7.49 |
45.5 |
54.63 |
49.37 |
-9.63 |
對表2測試結果進行分析，18台均速管流量計中誤差最大的是六聯合一列的原料氣，相對誤差為-51.22%；誤差最小的是三聯合一列原料氣，相對誤差為0.27%，有15台均速管流量計誤差超過了±3.0%，說明該種流量計在長時間運行後其計量精度降低，不適用普光氣田淨化廠天然氣流量計量。
三、結論
利用1010GCNwaijiashiqitichaoshengboliuliangjiduipuguangqitianjinghuachanglianhezhuangzhiliuliangjiliangxitongjinxingzaixianbiduiceshi，keyigeichumeitaijunsuguanliuliangjidexiuzhengxishu，manzuleshengchanjiliangdexuyao。weijinyibutigao1010GCN的在線測量精度，在使用中需要注意以下幾點：
①不同型號的1010GCN換能器所適用的管道外徑、壁厚和被測介質最低壓力等數據是不同的，要確保提供的參數在其適用範圍內；另外，管道外徑與壁厚比為15：1或更大時性能最佳，小到5：1時測量效果會變差。
②測試中現場提供的溫度、壓力數據在測量過程中是否穩定，影響到最終的測量精度。根據氣體狀態方程可以估算出，溫度相差1℃，流量測量結果會相差0.3%左右，壓力相差0.1 MPa，流量測量結果會相差1.3%左右。
③信噪比大小對測量結果有較大影響，如果信噪比在10:1以下，就無法得到準確測量數據。本次測量現場主要有兩種測試環境：一是碳鋼管線中脫水後的淨化天然氣，二是不鏽鋼管線中含H2S和CO2濃度較高的酸性原料氣。在這兩種現場測量環境中，碳鋼管線淨化天然氣信噪比可以達到35:1以上，現場最好測量；另外一種測試環境現場信噪比較低。為抑製管道中噪音信號，提高信噪比，需要在測量管道外壁粘貼CC129A型氣體耦合劑薄膜。
④ 換能器的安裝條件及安裝精度影響最終的測量結果。安裝換能器時，管道外表麵應去除保溫層、去漆，鏽跡應砂平，塗勻耦合劑，不能有空隙，否則聲波會在固、氣界麵上發生折射，無法傳到被測流體。為確保流體所需的流速分布，換能器前後要有足夠長的直管段。一般情況下要求前直管段10D以上，後直管段5D以上，而且上遊30D內不能安裝有泵、fadengraodongshebei。huannengqianzhuangshiyingbikaiguandaodehanfengjilianjiechu，anzhuangzaiqingxieheshuipingguandaoshangshi，buyaoanzhuangzaishangbuhuodibu，yinganzhuangzaiguandaojiemianjiudianzhishidianfangwei，zhengquetiezhuguanbishichaoshengbochuanbotujingtongguoguandaozhongxin。
