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聯系我們超聲流量計是通過測定高頻聲脈沖在管道內沿逆流和順流方向傳播時間差以實現天然氣流量計量的流量測量儀表。與傳統的孔板、渦輪等流量計量方式相比，超聲流量計在天然氣計量領域具有計量精度高(精度一般優于±0.5%，重復性優于±0.2%)、受氣質條件影響小、量程比大(zui大可達300∶1)、不產生天然氣節流等優勢，因此，自20世紀90年代引進中國市場以來，超聲流量計就開始受到國內各大天然氣運營商的普遍認可。
然而，由于國內標準化設計水平參差不齊、現場安裝條件不夠理想等原因，在很多場合超聲流量計都會受到不同程度的同頻噪聲干擾，當噪聲水平達到一定程度時將直接影響到貿易交接的計量精度，嚴重時甚至會出現無法計量的狀況。
因此，在設計、安裝及使用過程中應考慮采取適當的噪聲控制措施來消除噪聲干擾。
1、噪聲的來源
正常情況下，超聲天然氣流量計發出的脈沖信號頻率在125kHz以上，由調節閥、節流閥等節流件產生的噪聲頻率一般都低于這一頻率范圍。但隨著閥門型號、天然氣流量及壓差等因素的變化，噪聲的頻率會逐漸變得寬泛起來(其中包含著超聲脈沖信號的同頻噪聲)，這些噪聲同時向上游和下游傳播，被超聲天然氣流量計換能器接收后，就會使流量計產生模糊信號，導致信噪比增大，出現計量偏差。
目前，天然氣計量系統的噪聲源主要有匯管、節流閥、調壓閥、壓縮機、流動調整器等，其中，以調壓閥、節流閥產生的節流噪聲對超聲天然氣流量計的影響zui為常見。在某些大型天然氣場站，當天然氣流量和壓力降達到一定值時，節流噪聲的強度甚至可以達到70～100dB(A)以上。
2、常見的超聲降噪工藝
為保證超聲天然氣流量計能夠正常運行，主要考慮從三個方面對噪聲進行控制:控制噪聲源、切斷噪聲傳播途徑、噪聲數字信號處理(噪聲過濾)。
2.1控制噪聲源
天然氣流經調壓閥等節流件時，在節流孔處氣體流速顯著增大，流場發生明顯變化，形成氣體紊動流。一般來說，調壓前后壓差越大，天然氣流速增大越明顯，流場產生的擾動越劇烈，由此產生的噪聲也就越大。根據這一原理，可采用分級調壓、多支路供氣等手段有效控制噪聲的產生。即當單級調壓產生的壓差過大時，采用2個以上的調壓閥串聯，將壓差分解，降低單級調壓的節流噪聲;當單一供氣支路瞬時流量過大時，采用多條支路進行分流，通過降低單一支路節流孔處的供氣流速來減少噪聲的產生。這種方式不僅可以有效降低噪聲的強度，還能調節噪聲的頻率，使之與超聲流量計脈沖信號的頻率區分開來，是從根源上解決超聲流量計噪聲干擾的一種有效手段。
2.2切斷噪聲傳播途徑
(1)優化安裝工藝:對于節流閥、調壓閥等設備產生的節流噪聲，由于受氣體流向影響，大部分噪聲能量都隨氣流方向傳播到了節流件的下游，而僅有相對較少的噪聲逆流向上游傳播。因此，可通過優化超聲流量計和節流閥、調壓閥等節流件的安裝位置，采用“先計量，后節流調壓”的安裝方式，降低到達超聲流量計的噪聲。
(2)安裝隔音管件:在超聲流量計與噪聲源之間安裝T型管、90°彎頭、多孔板等管件可以在一定程度上降低噪聲的影響。根據噪聲的量級不同，選擇安裝適當數量、結構的管件，可以在超聲流量計與噪聲源之間形成一種有效的隔音屏障。不同管件的降噪能力見表1。
(3)節流件與超聲流量計之間的有效距離越長，噪聲在傳播過程中的能量衰減越大，因此，超聲流量計安裝時流量計上、下游直管段長度至少應不低于標準或廠家推薦的zui短直管段要求。采用超聲流量計量方式時，流量計上游直管段長度一般不應小于10D，流量計下游直管段長度應不小于5D(D為管道外徑)。
實際安裝過程中，為保證取得較高的計量性能，通常要求超聲波流量計上游安裝的整流器位于流量計上游10D處，超聲波流量計上游直管段長度至少不小于30D(包括整流器在內)，下游直管段至少不小于5D。
2.3噪聲數字信號處理
當同頻段噪聲大量涌入超聲流量計換能器時，流量計會難以區分發出的脈沖信號和干擾噪聲，而國內常見的幾種超聲流量計(如Daniel、Instromet)為了保持較好計量效果，都內置了噪聲數字信號處理程序，利用脈沖信號疊加、放大等手段，過濾那些不與傳感器脈沖信號波形同步的噪聲，以獲得更好的信號質量。
3、應用實例
3.1問題的出現
某天然氣場站日供氣量為460萬m3以上，貿易計量儀表為2臺DN250DanielMarkⅢ四聲道超聲流量計，計量上游直管段設置有板式整流器，下游調壓閥為AFV軸流式調壓閥，流量計與調壓閥之間為直通式結構。日供氣高峰時段，超聲流量計計量精度受噪聲影響較大，會出現間斷性瞬時流量消失或瞬時流量失穩等現象。圖1是該場站的工藝流程簡圖。
從圖1可以看出，該場站工藝流程設計上顯然已經考慮了超聲降噪的需要，在滿足上下游直管段長度要求的同時，采用了“先計量、后調壓”的工藝布置模式，且超聲流量計上游設有板式整流器。但是來自計量支路下游調壓閥的噪聲仍然對超聲流量計計量精度存在較大影響，尤其是當上游壓力高于4.4MPa或瞬時流量大于190000Nm3/h時，計量數據丟失的情況就會出現，嚴重時甚至使計量*終止。
3.2原因分析及解決方案
考慮到超聲流量計的安裝條件*符合相關規范，而且只有在上游壓力超高或瞬時流量增大的情況下，計量失準的現象才更為明顯，因此判斷可能是由于上游壓力升高或瞬時流量增大時，調壓閥上下游壓差增大，節流噪聲能級升高，導致節流噪聲與超聲換能器發出的脈沖信號重合所致。
基于這一判斷，減小到達超聲流量計換能器的噪聲干擾將是解決問題的關鍵。因此，結合工藝現狀及現場場地條件，提出了如下解決方案:保留“先計量，后調壓”的工藝設置方式，由于現場場地受限，超聲流量計上游及下游直管段也不做調整，而是在超聲流量計與調壓閥間的閥門后將管道引至地下，在地下安裝2個“T”型管和4個90°彎頭，利用埋地“T”型管和90°彎頭阻止節流噪聲向超聲流量計方向傳播。圖2是調整后的工藝流程簡圖。
3.3效果評價
由于在超聲天然氣流量計與調壓閥之間安裝了“T”型管和90°彎頭，且工藝管道埋地后相當于增大了流量計與調壓閥之間的有效間距，干擾噪聲明顯降低，超聲流量計運行狀況穩定、正常。利用DanielCUI軟件對超聲流量計進行現場診斷后發現:超聲換能器信號質量Performance均為，信噪比SNＲs均在2000以上。圖3是改造前后超聲天然氣流量計4個聲道(Upstream)信噪比的對比情況。
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