用气体超声流量计测量天然气流量

测量结果等功能。位于现场的电信号处理及转换部分安装在转换器内。 7.1.2 基本规定 流量计表体和其它所有部件，包括承压构件和外部电子元件，应当用适合于流量计工作条件的材料 进行设计和制造，并且应当适于工作在GB 50251所规定的装置上。若用户有特殊要求，则应符合适用 于用户所指定的每一特定安装条件的相应规范或规定。 了.2 流量计表体 7.2.1 最大工作压力 流量计的最大设计工作压力应当是下列部件的最大工作压力中的最小者:流量计表体、法兰、超声 换能器部件及其安装联接件。 流量计表体的联接法兰应当符合通用的行业标准、国家标准或国际标准。用户应当给制造厂提供安 装现场的适用标准和其它要求。 7.2.2 抗腐蚀要求 流量计所有与介质接触的部件应使用适用于天然气的材料制造，用于含H多,C02等腐蚀性介质的 流量计材料应符合SY/T 0599的规定。 流量计的所有外部零件应当用抗腐蚀材料制造或者用适合在天然气工业典型大气环境中使用的抗 腐蚀涂层进行保护。 7.2.3 长度和 口径 制造厂应给出各个压力等级和口径下的流量计表体的标准长度。为了与已有的管路相匹配，用户可 指定不同的长度和口径。 流量计表体的口径应与紧邻其上、下游带法兰的管段的内径相同，它们之间内径的差别不超过 士1%。对双向应用场合，流量计的两端都应视为上游。 7.2.4 超声换能器端口 天然气中可能含有杂质(如凝析液或粉尘)，所设计的超声换能器端口应尽量减少液体或固体在其 上停留的可能性，应能带压拆装超声换能器和排放超声换能器端口上的污物。 7.2.5 取压孔 流量计表体上应至少有一个取压孔用以测量静压。每个取压孔的公称直径应在((4-10) mm之间， 若流量计表体的壁厚小于20 mm，取压孔公称直径为4 mm，并且从流量计表体内壁起，至少在2.5倍 取压孔直径的长度内为圆柱形，且取压孔轴线应垂直于测量管轴线。流量计表体内壁取压孔边缘应为直 角 ，且 无毛刺和卷 边。 GB/T 18604-2001 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装在取压孔上的回转空间。取压孔 应设在流量计表体的顶部、左侧或右侧。必要时可增设取压孔，以便为用户提供安装压力变送器的灵活 性，并利于维护和将压力变送器导压管内的凝析液排回流量计表体内。 7.2.6 流量计标记 在流量计上应设置含有下列内容的铭牌: a)制造厂名，型号，系列号和制造年月; b)公称压力和总质量; c)公称直径和内径; d)测量误差或测量不确定度; e)工作压力和工作温度范围; f)在工作状态下最大和最小实际每小时流量; 9)气体流动的正方向; h)防爆等级和防爆合格证编号。 为便于识别，每一个超声换能器端口应标有永久性的独特标志。如果在流量计表体上用压模标记， 则应使用低应力压模形式，即圆底印迹。 7.2.7 外 观质 量要求 a)流量计的外表应整洁、美观，表面应有良好的处理，不得有毛刺、刻痕、裂纹、锈蚀、霉斑和涂层剥 落现象 ; b)所有文字和符号应鲜明、清晰; c)密封面应光滑，不得有损伤 7.2. 8 其他要求 流量计应设计成当将其放在坡度达10%的光滑平面上时不滚动，以防止在安装或维护期间将其临 时放在地面上时损坏突出的超声换能器和信号处理单元。 流量计还应设计成在运输和安装期间容易安全搬动，并应设计有吊孔和吊索放置的空间。 7.3 超声换能器 了.3门 技术规格 制造厂应对超声换能器提出一般的技术规格，如关键的尺寸、最大允许工作压力、工作压力范围、工 作温度范围及气体组分限制等。 制造厂应根据超声换能器型号、超声流量计尺寸和期望的工作条件指定最小工作压力。该最小工作 压力应标记在流量计上，以便提醒现场工作人员，当管道压力低于该压力时流量计可能不记录流量。 7.3.2 压力变化率 流量计突然降压时，超声换能器内部存留的气体膨胀可导致其损坏，制造厂应对安装、启动、维护和 工作期间流量计的降压和升压速率给予明确的说明。 7.3. 3 更换 超声换能器应可更换或重新安装而不会明显改变流量计的性能。也就是在更换超声换能器和对信 号处理单元软件常数作相应调整后，流量计的测量性能仍然满足本标准第6章的要求。制造厂必须指明 更换超声换能器的工作程序及需要进行的机械、电气和其它方面的测试及调整。 7.3.4 测试 制造厂应对每一只或每一对超声换能器进行测试，其测试结果应作为超声流量计质量保证体系的 一部分进人文档。每一只超声换能器应标有永久系列号并按本标准第7. 3.1条款提供一般数据。如果 信号处理单元要求专门的超声换能器特性参数，则应提供每一只或每一对超声换能器的测试文件，其中 包括专门的校准测试数据，使用的校准方法及特性参数。 了4 电子部件 GB/T 18604-2001 7.4.1 一般要求 流量计的电子部件，即电源、微处理器、信号处理组件和超声换能器激振电路等，可组装在一个或多 个箱体内并安装在流量计上或流量计旁，统称为信号处理单元((SPU), 电源部分和工作接口等远程单元可选择安装在非危险区域，并用多芯电缆将其与信号处理单元连 接。 信号处理单元应在本标准第6章中规定的流量计测量性能要求指标范围内和第5章的整个指定环 境条件下工作，并且当更换整个信号处理单元或更换任何现场替换模块时，不会导致流量计测量性能的 明显改变。在第7. 3. 3条款里对“不会明显改变’，作出了说明。 信号处理单元应有监视计时器功能 以保证在程序故障锁死的情况下重新启动信号处理单元。 流量计供电电源一般为50 Hz,220 V的交流电源或者24 V的直流电源或电池。 7.4.2 输出信号技术规格 信号处理单元应至少具有下列输出信号: a)代表工作条件下流量的频率信号; b)串行数据接口，例如RS-232,RS-485或等效的接口。 流量计还应具有针对工作条件下流量的((4-20)mADC模拟信号。流量信号应当可调节到最大流 量4m。的1200o0 应设置小流量切除功能，即当流量低于某一最小值时设定其输出为0(但对串行数据输出时不适 用 )。 对双向流应用场合，应提供两个独立的流量输出和一个流向状态输出及串行数据值，由相应的流量 计算机和流向状态输出信号分别进行流量的累积计算。 所有输出信号应与地隔离并具备必要的电压保护。 7.4.3 电气安全要求 流量计的所有电子部件，应当由具备资质的实验室进行分析、测试和取证，然后在每台流量计上贴 上标签。流量计的电气设备和仪表的防爆等级应符合GB 3836. 1的规定，隔爆型电器设备和仪表应符 合GB 3836.2的规定，本质安全型电路和电器设备应符合GB 3836.4的规定，其它防爆型式的电器设 备也应符合相应专用标准的规定。用户可指定流量计应满足的防爆等级，以适应更加安全的安装要求。 电缆护套、橡胶、塑料和其它裸露部分应当耐紫外光、油脂和阻燃。 7.5 流量计算机 7.5.1 硬件 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。 为了进行查验，当流量计工作时应当确认所有流量计算常数和参数。 制造厂应当保存所有对硬件修改的记录，包括修改系列号、修改日期、适用的流量计型号、电路板修 改和对硬件改变的描述。 检查者通过目测检查硬件模块、显示器或数据通信口，就应能得到硬件修改号、修改日期、系列号和 检查次数 。 制造厂可随时提供改进的硬件，以改变流量计的性能或增加更多的功能。制造厂应当通知用户硬件 的修改是否影响经实流校准的流量计的准确度。 了.5.2 组态和维护软件 流量计应当具有对信号处理单元进行就地和遥控组态及监控流量计运行的能力。该软件至少应当 显示和记录下列数据:瞬时流量、轴向平均流速、平均声速、沿每一声道的声速和每一超声换能器所接受 的声波信号的质量。制造厂可用流量计的部分嵌人软件来提供这些软件功能。 7.5.3 检查和检验功能 GB/T 18604-2001 检查或检验人员可察看和打印信号处理单元的流量测量组态参数，比如，校准系数、流量计尺寸、时 间平均周期和采样速率。 应当采取措施，确保影响流量计性能的参数不能意外或未察觉地被改变。其措施包括铅封的开关或 跳线、固化的可编程只读存储器芯片或在信号处理单元中设置密码。检验人员应当能够验证任一特定流 量计所采用的全部算法、常数和组态参数，确保流量计达到或优于原来流量计实流测试时的性能，或者 达到或优于该特定流量计经最近一次实流校准且改变其校准系数时的性能。 7.5.4 报警 应以失效安全型、干继电器接点或与地隔离的无电压固体开关的形式提供下述报警状态输出: a)输出失效:当在管输条件下指示的流量无效时; b>故障状态:当若干个监视参数中的任一个在相当的一段时间内超出了正常工作范围; c)部分失效:当多路声道的一个或多个无法使用时。 了.55 诊断测量 制造厂应当通过RS-232, RS-485或同等的串行口提供下列和其它诊断测量: a)通过流量计的平均轴向流速; b)每一声道的流速(或相当于评价流速分布); c)沿每一声道的声速; d)平均声速; e)平均时间间隔; f)每一声道接收到的脉冲的百分比; 9)状态和测量效果指示; h)报警和故障指示。 8 安装要 求及维护 8门 安装 环境 8.1门 温度 安装流量计的外界环境温度应符合本标准第5.3条款的规定，同时应根据安装点具体的环境及工 作条件，对流量计采取必要的隔热、防冻及其它保护措施(如遮雨、防晒等)。 8.1.2 振动 境量计的安装应尽可能避开振动环境，特别要避开可引起信号处理单元、超声换能器等部件发生共 振的环境。 8.1.3 电气噪声 在安装流量计及其相关的连接导线时，应避开可能存在较强电磁或电子干扰的环境，否则应咨询制 造厂并采取必要的防护措施。 8.2 管道配置 8.2.1 流动方向 如果所使用的流量计具有双向流测量功能，并且也准备将其运用于这种测量场合，那么在设计安装 时，流量计的两端都应视为上游，即下游的管道配置形式和相关技术要求应与上游一致并符合第 8.22 ~82.9条款的规定。 8.2.2 管道安装 紧邻流量计的上、下游须安装一定长度的直管段(见本标准附录E的图E1中的1?1} )，在该直管段 上除取压孔、温度计插孔和密度计(或在线分析仪)插孔外应无其它障碍及连接支管。上、下游直管段的 最短长度可按本标准附录E(提示的附录)的要求配置。 8.2.3 突人物 Gs/T 18604-2001 流量计的内径、连接法兰及其紧邻的上、下游直管段应具有相同的内径，其偏差应在管径的士1%以 内;流量计及其紧邻的直管段在组装时应严格对中，并保证其内部流通通道的光滑、平直，不得在连接部 分出现台阶及突人的垫片等扰动气流的障碍。 8.2.4 内表面 与流量计匹配的直管段，其内壁应无锈蚀及其它机械损伤。在组装之前，应除去流量计及其连接管 内的防锈油或沙石灰尘等附属物。使用中也应随时保持介质流通通道的干净、光滑 8.2.5 温度计插孔 温度计插孔轴线宜垂直或逆气流45。相交于管道轴线，温度计插人深度应尽可能让感温元件位于 管道中心，并控制在(75^-150)mm以内。如果所安装的流量计仅是对单向流进行测量，应将温度计插孔 设在流量计下游距法兰端面((2-5)D之间;如果所安装的流量计是准备用于双向流测量，温度计插孔应 设在距流量计法兰端面至少3D的位置处。 8.2. 6 声学噪声干扰 来自于被测介质内部的噪声可能会对流量计的准确测量带来不利影响，在设计及安装过程中应让 流量计尽可能远离噪声源或采取措施消除噪声干扰。 8.2.了 流动调整器 是否安装流动调整器以及安装哪种形式的流动调整器将主要取决于两个方面的因素:即所选择的 流量计种类(单声道或多声道)及上游速度分布剖面受干扰的严重程度。在设计和安装过程中应向制造 厂咨询 82.8 流量计安装 流量计应水平安装，其它安装方式须咨询制造厂。在设计和安装时，应留有足够的检修空间。 8.2.9 气体过滤 在气质较脏的场合，可在流量计的上游安装效果良好的气体过滤器，过滤器的结构和尺寸应能保证 在最大流量下产生尽可能小的压力损失和流态改变。在使用过程中，应监测过滤器的差压，定期进行污 物排放和清洗，确保过滤器在良好的状态下工作。 8.3 维护 8.3一飞 一般操作维护 制造厂应负责对现场工作人员进行基本操作及维护技能的培训。日常管理主要是根据其自诊断系 统反馈的信息有针对性地进行检查和维护。 8. 3.2 定期检查监测 应根据制造厂的建议周期对流量计进行定期检查，比如信号处理单元及计时系统是否工作正常、声 道有无故障、零流量测量是否准确、超声换能器表面是否有沉积物等。还应根据实际情况，检查邻近管道 内是否有沉积物 现场验证测试要求 当需要对气体超声流量计进行现场验证测试时，应按下列要求进行: 9.1 测试内容及步骤 9门.1 外观检查 在外观检查中，应仔细检查流量计内腔和超声换能器端头是否有污物沉积、磨姆或其它可能影响流 量计性能的损伤。 912 零流量测试 在无流动介质的情况下，检查流量计的读数是否为零或在流量计本身规定的允许范围内。 9门.3 声速测试及分析 在进行现场验证测试时，若有必要，可进行声速测试和分析。首先测出某一工况条件下的实际声速， GB/'r 18604-2001 再计算出相同条件下的理论声速，二者之间的差值应当在流量计本身规定的允许范围内。 9.1.4 声道长度测试及分析 首先测量出实际声道长度;然后在零流量的条件下，由理论声速和测量出的传播时间计算出声道长 度，二者之间的差值应当在流量计本身规定的允许范围内。 9.1.5 声道间读数差异检查 对于多声道气体超声流量计，应检查不同声道在零流量条件下的读数，其读数差异应当在流量计本 身规定的允许范围内。 9.2 测试报告 根据第9.1条款的测试、检查及分析结果，应作出包括流量计名称、型号规格、制造厂、投运日期、工 况条件(气质、流量、压力、温度及安装方式等)、测试机构(人员)、测试内容及方法、测试结果、异常情况 原因分析及建议措施等在内的测试报告。 10 流最计算方法及测盆不确定度估算 10.1 标准参比条件下的流量计算 流量计是用超声传播原理和数字积分技术设计制造的，按附录F中式((F18)测出的值是工作条件 下的天然气流量。在标准参比条件下的流量应根据在线实测的气流静压和温度，按气体状态方程进行计 算。 10.1.1 标准参比条件下的瞬时流量计算 标准参比条件下的瞬时流量按式(1)计算: 4。二4[ (P, /P.) (T. /T,) (Z. /Z,) ·····················⋯⋯ (1) 式中:9.— 标准参比条件下的瞬时流量，m，/h; 4f— 工作条件下的瞬时流量,m'/h; P}— 标准参比条件下的绝对压力，其值为。.101 325 MPa; P,— 工作条件下的绝对静压力，MPa; T}— 标准参比条件下的热力学温度，其值为293.15 K; T,— 工作条件下的热力学温度，K; Z— 标准参比条件下的压缩因子，按GB/T 17747计算得出; Z,— 工作条件下的压缩因子，按GB/T 17747计算得出。 10.1.2 标准参比条件下的累积流量计算 标准参比条件下的累积流量按式((2)计算: Q?一如dt ··········⋯⋯.(2) 式中:Q。— 标准参比条件下在t。至t一段时间内的累积量,m', 工一对:。至，时间段的积分; dt— 时间的积分增量。 10.2 标准参比条件下的流量测量值的确定 制造厂已将流量计和相关流量计算机做成一个流量计量系统，其输出功能齐全、灵活，用户可根据 自己的需要选择。 10.2门 输出为合同参比条件下的流量 当输出为合同参比条件下的流量时，视合同参比条件是否与标准参比条件相同，如果相同，则输出 指示值为标准参比条件下的流量值;如果不同，应按式((1)、式((2)计算标准参比条件下的流量，计算结果 值为标准条件下的流量测量值。 GB/T 18604-2001 10-2.2 输 出为工作条件下 的流量 当输出为工作条件下的流量时，应按式(1)、式((2)计算标准参比条件下的流量，计算结果值为标准 参比条件下的流量测量值。 10.3 工作条件下的流量计算 在流量计选型时，应将标准参比条件下的流量q。按式(1)计算到工作条件下的流量q;，合理地选择 流量计规格。 10.4 流量测量不确定度估算 10.4.1 不经实流校准的标准参比条件下的流量测量不确定度估算 流量计不经实流校准就应达到本标准第6章的测量性能要求。根据式(1)可用式((3)估算标准参比 条件下的流量测量不确定度U,。 认一丫峨、+啡，+U,7f+Uzf+Ui+叫n ··················⋯⋯(3) 式中:Uu— 标准参比条件下的流量测量不确定度; 叭‘— 工作条件下的流量测量不确定度。对大口径多声道气体超声流量计，当q(q(gm.:时可 取。.70%，当gmi.(q