气管道设置过滤分离器对气体超声流量计的重要性

马 啸

（中国石油集团工程建设有限责任公司华北分公司，河北任丘 062552）

气管道设置过滤分离器对气体超声流量计的重要性

马 啸

（中国石油集团工程建设有限责任公司华北分公司，河北任丘 062552）

结合气体超声流量计的实际运行，对气体杂质对计量精度的影响及设置过滤分离器的必要性进行了详细的阐述。

超声流量计；气体杂质；过滤分离器

外输计量是作为一个企业气体贸易交接的关键，只有高精度的计量指标才能有效的保障企业核算计量的经济利益。计量的准确度直接关系到企业的经济效益，同时也关系到下游用户的经济利益，因此流量计的计量准确度无疑是最重要、最受到关注的问题，从超声计量系统的工作原理和现场应用出发，影响其精度的因素众多，如管线下游控制阀噪声、仪表振动和上游直管段内壁的脏污、天然气的组成以及在线色谱仪和温度、压力变送器测量准确度等都对气体超声流量计量系统准确度有所影响，本文在保证了组分分析、补偿仪表数据的准确度基础上，主要对气体脏污、杂质、积水对计量精度的影响及设置过滤分离器的必要性予以讨论。

1 气体超声流量计工作原理

气体超声流量计按照工作原理可分为两种：传播时间的方式和多普勒原理。目前主流的气体超声流量计设备主要采用的是传播时间原理的气体超声流量计，因此下面我们将以传播时间式原理的超声流量计来进行阐述。

传播时间式原理是通过检测超声波脉冲顺流、逆流在传播时间上的差值进行计算来推算出媒质流速的方法。参考图1，将管道超声波换能器R和T分别安装在管道两侧作为收发超声装置，管道中的气体按照速度u向前流动。两个超声波换能器在发射和接收条件下交替工作，当T发出超声波，R端接收信号时称作顺流发射的状态，相反当R发射超声波T接收信号时称作逆流发射的状态。

图1 超声流量计工作原理图

以上是对传播时间式超声波流量计工作原理的简单描述和示意，以便直观的了解其工作原理，此处不再详细描述工作原理的公式计算过程。

2 气体脏污、杂质、积水对计量精度的影响

气体管道中的杂质总体可分为两大类：一类是前期管道施工阶段造成的施工垃圾；另一类则是管道经过长期运行后，逐渐形成的泥污、油污、锈尘、水等。一般来讲这两类杂质在短期计量过程中均对气体超声流量计的计量精度没有影响。但对于施工杂质来讲，有可能在运行初期造成流量计前的流动调整器堵塞，影响正常计量，一般常规类型及精度的过滤器均可解决此类杂质堵塞的问题。对于第二类杂质，当气体介质在管道内经过长期运行的输送过程后，会造成气体中的一些杂质及脏污逐渐附着在气体超声流量计上游及下游直管段和流量计探头换能器的表面上，随着时间的推移将逐渐影响到超声流量计外输贸易计量的精度。

在《输气管道工程设计规范》GB50251涉及的相关规定中“输气管道试压、清管结束后宜进行干燥”，根据这条要求可以看出，目前我国对气体介质的长输管道进行整体干燥的工程应该并不多，并且规范条款中使用的也是“宜”字，没有对管道内介质是否必须进行干燥做出硬性的规定。但是气体超声流量计对于气体中水分的含量的敏感度是相当高的，由此可以看出对管道内气体的干燥还是十分必要的。

随着管道内气体的水分和脏污介质逐渐聚集，造成对气体超声流量计贸易交接计量精度的影响逐渐增加，影响主要体现在以下方面：①粉尘、脏污杂质慢慢附着在气体超声流量计设备的表体内径表面，造成流量计表体内径的有效横截面积减小，由于气体超声流量计的工作原理就是按照流量计表体的内径有效横截面，将气体流速转换成流量的推导过程，所以会造成气体流量在通过时的测量值比实际通过量高；②由于超声波在高密度的杂质介质中传播速度高于在气体中的速度，因此当脏污杂质附着在流量计换能器探头的表面时，会极大的缩短超声波在流量计探头之间传播的时间，造成流量值比实际测量值偏高；③气体超声流量计的测量环境是充分发展的变化环境，当附着在气体超声流量计包括其上游的杂质将造成气体流速剖物面上的相关特性不断发生变化，从而逐渐影响流量计的计量精度。

3 设置过滤分离器的重要性及注意事项

由气体脏污、杂质、积水对计量精度的影响可以看出设置过滤分离器是十分必要的。例如在长输天然气管道的首站和末站设置过滤分离器的主要作用是有效地过滤掉气体介质中的各种固体颗粒和水份，目前主要投运使用的过滤分离器均能够有效地过滤掉不同尺寸大小的固体颗粒杂质，同时能够分离掉大于10μm的全部水气。

因此为了能够及时地将分离器的污水排出，通常过滤分离器应设置积液包，可通过人工手动或自动联锁的方式将过滤分离器中的污水排出。如果过滤器排污不够及时，积液器中的污水积满会使得液态水随天然气进入气体超声流量计而导致计量故障。在投产运行初期的时候，应考虑将过滤分离器滤芯的更换频率适当加大。

使用过滤分离器时，管内积水或锈尘都会使过滤分离器的滤芯失效，因此投产置换时应注意保护好过滤分离器。这样气体超声流量计的使用寿命和计量精度都得到了最大的保障。

[1] GB50251.输气管道工程设计规范[S].

[2] GB/T18604.用气体超声流量计测量天然气流量[S].

[3] GB/T18603.天然气计量系统技术要求[S].

The Importance of Gas Piping to Filter Separators for Gas Ultrasonic Flow meters

Ma Xiao

The effect of gas impurity on its measurement accuracy and the necessity of setting the filter separator are described in detail in the actual operation of gas ultrasonic flow meter.

ultrasonic flow meter；gas impurity； filter separator

TH814

B

1003–6490（2017）10–0090–01

2017–07–24

马啸（1985—），男，河北任丘人，工程师，主要从事仪表自控工作。