随着天然气事业的蓬勃发展，作为天然气管道工业中最重要的测量环节，天然气计量直接影响了企业的经济效益和用户利益，超声波天然气流量计作为一种新型的流量计.以其测量准确度高、压力损失低、抗干扰能力强、气质要求低、重复性好、量程宽、多采用撬装结构的特性，在天然气贸易交接计量中得到了广泛的应用。

1、超声波天然气流量计的测量原理

超声波天然气流量计是利用超声脉冲在气流中传播的速度与气流的速度有对应的关系.即顺流时的超声脉冲传播速度比逆流时传播的速度要快，这2种超声脉冲传播的时间差越大，则流量也越大的原理。在实际工作过程中，处在上下游的换能器将同时发射超声波脉冲，显然一个是逆流传播，一个是顺流传播。气流的作用将使2束脉冲以不同的传播时间到达接收换能器。由于2柬脉冲传播的实际路程相同，传输时间的不同直接反映了气体流速的大小。

超声波天然气流量计由流量计表体、超声换能器及其安装部件、信号处理单元和流量计算机组成，标准管段式超声波天然气流量计通常还有一副带球阀的套筒，供换能器安装和检修。高精确度的气体流量计所采用的声道布置通常采用平行对称布置和交叉反射布置。

2、管路安装及投运要求

2.1管路安装

紧邻超声波天然气流量计的上、下游安装一定长度的直管段。上游条件较为理想时，要求上游直管段为10倍的流量计内径(用10D表示)。下游直管段为5D(推荐上游直管段为20D，下游直管段为5D)。双向流动时，上、下游直管段均应至少10倍管道直径。

超声波天然气流量计表体安装各厂家要求各不相同。一般应保证表体水平安装，有的还应将表体法兰上定位销孔与上、下游直管段相应销孔对齐。安装时应留有足够的检修空间。超声流量计的内径、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±1％以内；与超声波天然气流量计匹配的直管段，其内壁应无锈蚀及其它机械损伤，应除去超声波天然气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。对单向流测量，应将温度计插孔设在超声波天然气流量计下游距法兰端面2～5D之间；对双向流进行测量，温度计插孔应设在距超声流量计法兰端面至少3D的位置

2.2超声波天然气流量计的投运

超声波天然气流量计投用以前应该按国家标准或规程进行检定或实流校准。检查各种信号线，电源线连接完好。

先打开进口旁通阀，给管道缓慢充气，然后缓慢打开进口截止阀(至少持续1min)，避免超声波天然气流量计过高压差或过高流速，给管道缓慢加压，达到流量计的运行压力。检查所有的法兰连接处和引压接头及温度传感器的插入接头处是否有气体泄漏。对照厂家提供的系统接线图，检查所有接线无误。超声波天然气流量计最高流速不超过30m／s。超声波天然气流量计在启用前要求进行零流量测试，现场不具备条件应进行工况条件下的零流量测试(零流量测试就是关闭超声波天然气流量计的上、下游阀门，使流过流量计的气体流速为零，等管道内气体温度稳定后，读取零流速读数，每个声道的气体流速至少记录30s，要求零流速读数应小于12mm/s)。

3、故障排查与维护处理

3.1天然气正常流动.超声波天然气流量计没有流量显示故障分析：信号电缆及接头、直流电源的电压、电源线及用户一端的接口有无断路或接触不良：保险丝是否烧断；超声换能器或显示单元是否损坏。维护处理：检查控制器的显示(LED、LCD)，查看有故障代码显示，根据故障代码的提示进行调整：用欧姆表排查接口、保险丝，根据结果，更换保险丝、接断路或接触不良接口；查看显示单元及换能器是否异常，根据异常处，更换与其相同型号规格或厂家推荐型号的显示单元或换能器

3.2测量误差超差

故障分析：确认管道状态和安装数据是否满足设计要求；管道内壁是否有附着物或锈蚀层：检查管道内是否有堆积物；直管段是否满足要求。

维护处理：重新确认管道材质、内径、壁厚、管道内衬材质及厚度；附着物锈蚀层使管道内径变化截面积变小产生流量误差，视情况去除附着物、改变设置的内径尺寸或更换管道：管道内出现堆积物时被测流体的截面积变小，但流量计仍是按着没有堆积的截面积进行计算，所以测量的流量偏大，要去除堆积物或更换到其他地点安装；直管段短时被测流体的流态不能得到充分稳定，受流态的影响误差会增大.更换到直管段满足要求的地方；若上述操作不能排除问题，则认为是超声波天然气流量计调整、设定存在问题，建议请厂家来维护。

3.3天然气在静止状态下流量指示不为零

故障分析：检查阀门是否完全关闭；检查管道内是否有对流现象；超声波天然气流量计零点调整是否存在问题。维护处理：阀门虽然关闭了，但经常有未完全关闭到位的情况，将阀门关闭到位；由于管道各部位的温度不同，管道内会产生对流现象，提高零流量门槛电压来调整；在流体完全静止状态下重新进行零点调整。

4、应用案例

某刚投产长输管道输气站采用DN100的超声波天然气流量计，进行计量后向省管网供气，最大工作压力为10MPa。进站压力为5.4MPa，出站压力为2.5MPa。超声波天然气流量计安装正确。投产初期，发现流量计计数与下游管网首站同类型超声波天然气流量计偏差超过10％。

由于投产前用水作为试压介质对管道进行了通球清管。试压、清管结束后未干燥彻底，管道内残留部分湿空气。站内管道裸露在空气中，且输气压力较高，导致了管道内积水结冰。通过注醇、在裸露管道上增加保温层、清管，降低了天然气的水露点，提高管内气体温度，减少了管道内积水。有效解决了冰堵，使流量计测量误差控制在双方商定范围之内。

5、使用注意事项

(1)超声波天然气流量计在应用中应注意保持探头清洁，当增益值／噪声或信噪比／信号质量等反映探头清洁程度的技术指标接近或达到界限值时，超声波天然气流量计的计量结果不准确，当表体和直管段脏污时也会影响计量结果。因此，超声波天然气流量计探头、表体及上下游直管段的清洗是维护保养的一项重要工作。

(2)用于贸易交接计量的超声波天然气流量计及其二次仪表应按照相关规程的要求进行周期检定。超声波天然气流量计的检定分为离线检定和在线校准。