《用氣體超聲流量計測量天然氣流量GB/T18604-2023》詳細解讀contents目錄1范圍2規范性引用文件3術語和定義4測量原理4.1基本原理4.2測量準確度的影響因素5工作條件5.1天然氣氣質contents目錄5.2壓力5.3溫度5.4流量范圍及流動方向5.5速度分布6測量性能要求6.1總體要求6.2多聲道氣體超聲流量計測量性能要求6.3單聲道氣體超聲流量計測量性能要求6.4工作條件對測量性能的影響contents目錄7流量計7.1組成和基本規定7.2表體7.3超聲換能器7.4電子部件7.5流量計算機8安裝及維護要求8.1安裝影響因素8.2管道配置contents目錄8.3維護9現場驗證測試要求9.1通則9.2測試內容及步驟9.3測試報告10流量計算方法及測量不確定度估算10.1流量計算方法10.2流量測量不確定度估算附錄A(資料性)氣體超聲流量計測量的基本原理contents目錄附錄B(資料性)流量計的實流校準附錄C(規范性)出廠測試要求附錄D(資料性)具備的文件附錄E(資料性)聲學噪聲的產生及防治措施附錄F(資料性)流量計和流動調整器的性能驗證測試附錄G(資料性)流量計現場測量性能的檢驗和保證參考文獻011范圍可應用于高壓、大流量的天然氣測量具有高精度、高可靠性等特點適用于測量管道中天然氣的流量1范圍022規范性引用文件GB/T17747.1天然氣壓縮因子的計算第1部分導論和指南GB/T17747.2天然氣壓縮因子的計算第2部分GB/T17747.3天然氣壓縮因子的計算第3部分2規范性引用文件用摩爾組成進行計算用物性值進行計算033術語和定義利用超聲波在氣體中傳播的速度差來測量氣體流量的儀表。定義通常由超聲換能器（傳感器）和轉換器（變送器）組成。組成廣泛用于天然氣、煤氣等氣體流量的測量。應用3術語和定義010203044測量原理原理概述具有較高的測量精度和穩定性，適用于大口徑管道和低流速氣體的測量。優點分析應用范圍廣泛應用于天然氣輸送管道、城市燃氣等領域。通過測量超聲波在氣體中順流和逆流傳播的時間差來計算氣體流速。4測量原理054.1基本原理4.1基本原理測量原理氣體超聲流量計通過測量超聲波在氣體中傳播的時間差或速度差來計算氣體的流速，從而得到氣體流量。優點適用范圍氣體超聲流量計具有高精度、高可靠性、寬量程比、無壓力損失等優點，適用于天然氣等氣體的流量測量。該標準適用于使用氣體超聲流量計測量天然氣流量的場合，包括管道輸送、燃氣發電、城市燃氣等領域。064.2測量準確度的影響因素天然氣組分的變化會導致氣體密度的變化，從而影響流量計的測量準確度。氣體密度變化不同組分的氣體對超聲波的傳播速度有影響，組分變化可能導致測量誤差。超聲波傳播速度氣體組分的變化還會影響氣體的壓縮因子，進而影響流量計算。壓縮因子變化4.2測量準確度的影響因素075工作條件天然氣組分應符合相關國家或地區標準。5工作條件氣體中不應含有大量雜質或腐蝕性氣體，以避免對流量計造成損害。若氣體中存在液態水或烴露點較高的組分，應采取相應措施防止在流量計內凝結。085.1天然氣氣質主要成分天然氣主要由甲烷組成，占比通常在90%以上。雜質含量包括二氧化碳、氮氣、氧氣及少量惰性氣體等，這些雜質可能對超聲流量計的準確度造成影響。水露點天然氣中的水露點是影響氣體超聲流量計準確度的重要因素之一，需要控制在一定范圍內。5.1天然氣氣質095.2壓力5.2壓力應使用高精度的絕對壓力傳感器進行壓力測量，以確保測量結果的準確性。絕對壓力傳感器為確保測量精度，應對壓力傳感器進行定期校準，避免因傳感器誤差而導致的測量偏差。定期校準壓力傳感器的安裝位置應盡可能靠近氣體超聲流量計，以減少管道阻力和壓力變化對測量結果的影響。傳感器安裝位置105.3溫度溫度梯度的影響在管道中，如果存在溫度梯度，即溫度在不同位置有所不同，那么會對流量的測量帶來誤差。氣體體積隨溫度變化氣體的體積隨著溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小，這會影響流量計量的準確性。溫度對聲速的影響氣體中的聲速會隨著溫度的變化而變化，進而影響超聲流量計的測量精度。5.3溫度115.4流量范圍及流動方向5.4流量范圍及流動方向010203氣體超聲流量計適用于廣泛的流量范圍，從幾立方米/小時到數千立方米/小時均可測量。在選擇氣體超聲流量計時，應根據實際需要測量的流量范圍來選用合適的型號和規格。為保證測量精度，應確保所選流量計的量程比（即最大流量與最小流量的比值）符合實際應用場景。125.5速度分布氣體流速的不均勻分布會導致超聲流量計測量結果的偏差，影響測量的準確度。測量準確度若氣體流速分布不均，可能導致流量計校準曲線出現偏差，從而影響測量的可靠性。流量計校準速度分布的不均勻性反映了流體在管道內的流動狀態，對理解流體動力學特性有重要意義。流體動力學特性5.5速度分布136測量性能要求6測量性能要求流量計在規定的測量范圍內應達到相應的準確度等級。準確度等級通常以相對誤差或絕對誤差來表示。流量計應在整個測量范圍內保持一致的準確度。146.1總體要求準確度要求氣體超聲流量計應具有高精度測量能力，其測量誤差應在規定范圍內，確保天然氣流量的準確計量。可靠性要求流量計應具有高可靠性，能夠長期穩定地運行，減少故障率和維護成本。兼容性要求流量計應能適應不同的天然氣組分、壓力、溫度等條件，確保在各種環境下均能準確測量。6.1總體要求156.2多聲道氣體超聲流量計測量性能要求流量計聲道設計應確保測量準確度，減少流場畸變對測量結果的影響。聲道布置合理性流速范圍適應性零點穩定性流量計應能在規定的流速范圍內保持較高的測量準確度。流量計在零流量時，輸出應穩定且接近于零，以減少測量誤差。6.2多聲道氣體超聲流量計測量性能要求166.3單聲道氣體超聲流量計測量性能要求聲速測量誤差在規定的測量條件下，聲速測量誤差應不大于±0.5%。流量測量誤差流量計的流量測量誤差應滿足相應準確度等級的要求。重復性誤差在相同測量條件下，多次測量結果的重復性誤差應不大于相應準確度等級規定的最大允許誤差的絕對值的一半。6.3單聲道氣體超聲流量計測量性能要求176.4工作條件對測量性能的影響溫度的變化會引起氣體密度的變化，從而影響流量計對流量的準確測量。溫度對氣體密度的影響溫度傳感器的準確性直接影響溫度測量的精度，進而對流量計的測量性能產生影響。溫度傳感器的準確性隨著溫度的升高，氣體中的聲速也會增加，這可能導致測量結果的偏差。溫度對聲速的影響6.4工作條件對測量性能的影響187流量計利用超聲波在氣體中傳播速度與被測氣體流速之間的關系進行測量。工作原理精度高、測量范圍寬、可靠性高、使用壽命長等。優點適用于高壓、大流量、腐蝕性氣體等惡劣環境下的流量測量。應用場景7流量計197.1組成和基本規定7.1組成和基本規定010203組成氣體超聲流量計主要由超聲換能器、電子設備和測量管組成，共同實現天然氣流量的準確測量。基本規定為確保測量的準確性和可靠性，氣體超聲流量計應遵循相關的國家或行業標準，同時定期進行校準和維護。安裝要求氣體超聲流量計的安裝應遵循制造商的指南，確保測量管的正確安裝和固定，以避免振動和溫度變化對測量結果的影響。207.2表體7.2表體堅固耐用表體采用高強度材料制造，能夠承受高壓和惡劣環境，確保長期穩定運行。表體內置超聲波傳感器，能夠精確測量天然氣流量，保證計量準確性。精密測量表體設計簡潔，方便進行日常檢查和維護，降低運營成本。易于維護217.3超聲換能器010203選擇合適類型的超聲換能器，考慮其頻率、功率和聲束角度等因素。確保超聲換能器安裝位置準確，以獲得最佳的測量效果。遵循制造商的安裝指南，確保換能器與管道壁之間有良好的聲耦合。7.3超聲換能器227.4電子部件功能轉換器是氣體超聲流量計中的重要電子部件，負責將超聲波信號轉換為電信號進行處理。類型轉換器通常包括模擬轉換器和數字轉換器兩種類型，根據具體需求和測量精度進行選擇。性能要求轉換器應具有高精度、高穩定性和快速響應的特點，以確保測量結果的準確性和可靠性。7.4電子部件237.5流量計算機7.5流量計算機數據采集與處理流量計算機應具備實時采集氣體超聲流量計信號的能力，并能準確處理這些數據，提供瞬時流量、累積流量等關鍵參數。流量補償與修正根據氣體組分、溫度、壓力等實際工況，流量計算機應能對測量結果進行自動補償和修正，以確保測量準確性。數據存儲與通信流量計算機應能長期保存測量數據，并具備與上位機或其他智能設備進行數據通信的能力。248安裝及維護要求檢查設備確保氣體超聲流量計及其附件完好無損，符合設計要求。確定安裝位置選擇直管段、無渦街和震動的位置，保證測量準確度。準備安裝工具備齊所需的安裝工具和材料，如法蘭、螺栓、密封墊片等。8安裝及維護要求258.1安裝影響因素管道直徑確保流量計內徑與管道直徑相匹配，以減少流量測量的誤差。管道內壁粗糙度內壁粗糙度會影響氣體流動狀態，進而影響測量精度。管道材質不同材質的管道對聲波的傳播特性有所不同，可能影響測量準確度。8.1安裝影響因素268.2管道配置01長度要求為保證測量準確度，氣體超聲流量計上下游應有一定長度的直線管道。8.2管道配置02材質選擇直線管道應選用與流量計相匹配的材質，以避免產生渦街信號干擾。03安裝要求直線管道應水平安裝，避免垂直安裝導致氣體中夾帶的液滴或固體顆粒沉積在流量計內。278.3維護8.3維護過濾器清潔定期清潔過濾器，避免雜質進入流量計造成損壞或測量誤差。連接線路檢查檢查所有連接線路，確保數據傳輸穩定可靠。傳感器檢查確認傳感器是否損壞或污垢積累，確保測量準確性。030201289現場驗證測試要求確保測試設備和工具齊全、準確，并進行校準。制定詳細的測試計劃和程序，包括測試時間、測試點選擇、數據采集和處理方法等。確認氣體超聲流量計安裝正確，符合規范要求。9現場驗證測試要求299.1通則9.1通則氣體超聲流量計的安裝應確保流量計安裝在符合標準要求的管道上，并保證測量管內的氣流穩定，避免渦街、振動等干擾。使用條件與限制流量計應在規定的溫度和壓力范圍內使用，避免過高或過低的溫度和壓力對測量結果產生影響。安全防護與接地流量計應有良好的接地措施，防止雷電等外界干擾對設備造成損壞，并確保操作人員的人身安全。309.2測試內容及步驟030201確定測試方案根據實際需求，選擇合適的測試方案，包括測試點的選取、測試時間的確定等。檢查設備狀態確認氣體超聲流量計及其附件是否完好無損，確保測量準確。設定測試參數根據測試方案，設定相應的測試參數，如流量范圍、測量時間等。9.2測試內容及步驟319.3測試報告包括測試地點、時間、測試人員、使用的設備和工具等。測試基本信息詳細記錄測試過程中的操作步驟、遇到的問題及解決方法。測試過程記錄對測試數據進行處理和分析，得出結論，判斷氣體超聲流量計的性能是否符合標準要求。測試結果分析9.3測試報告3210流量計算方法及測量不確定度估算時差法通過測量超聲波信號在天然氣中順流和逆流傳播的時間差，結合管道的尺寸和超聲波在氣體中的聲速，可以計算出天然氣的平均流速，進而求得流量。10流量計算方法及測量不確定度估算多普勒法利用超聲波的多普勒效應，通過測量反射或散射的超聲波頻率變化，來確定流體中散射體的速度，從而計算流量。這種方法適用于含有一定量雜質或氣泡的天然氣。相關法利用相關技術處理超聲波信號，通過測量順流和逆流信號之間的時間延遲，來計算流速和流量。這種方法對于流速變化較大的天然氣測量具有較高的精度。3310.1流量計算方法10.1流量計算方法01基于超聲波在流體中順流和逆流傳播時間差的測量原理，通過測量超聲波在流體中傳播的時間差來計算流速，進而得到流量。根據測量得到的流速和管道的截面積，通過速度面積法計算出天然氣的瞬時流量。通過對瞬時流量的積分，可以得到天然氣的累積流量，為天然氣計量和貿易交接提供依據。0203時差法測量原理速度面積法計算流量累積流量計算3410.2流量測量不確定度估算測量設備的精度和穩定性氣體組分和物性參數的變化10.2流量測量不確定度估算測量環境和操作條件的影響35附錄A(資料性)氣體超聲流量計測量的基本原理123利用超聲波在氣體中傳播速度與介質密度的關系通過測量超聲波在氣體中的傳播時間差來計算流速結合管道截面積計算氣體流量附錄A(資料性)氣體超聲流量計測量的基本原理36附錄B(資料性)流量計的實流校準附錄B(資料性)流量計的實流校準安裝與調試按照校準要求安裝流量計及校準設備，并進行必要的調試和校準前的檢查。準備校準設備選擇適合的校準設備，如標準流量計、壓力計、溫度計等，并確保其準確性和可靠性。確定校準流量范圍根據氣體超聲流量計的使用說明書和技術指標，確定需要進行校準的流量范圍。37附錄C(規范性)出廠測試要求溫度測試時的環境溫度應在產品說明書規定的范圍內。濕度測試環境的相對濕度應在產品說明書規定的范圍內。壓力測試時的氣體壓力應穩定且符合產品說明書的規定。附錄C(規范性)出廠測試要求38附錄D(資料性)具備的文件附錄D(資料性)具備的文件氣體超聲流量計的合格證明和使用說明書01天然氣組分分析報告，包括甲烷、乙烷等關鍵成分的含量02流量計的安裝、使用和維護記錄，包括定期校準和檢修情況0339附錄E(資料性)聲學噪聲的產生及防治