孔板流量计与超声波流量计天然气测量误差对比分析
孔板流量计与超声波流量计天然气测量误差对比分析
（一）孔板流量计计量误差分析
差压式流量计是利用充满管道的流体流经管道内的节流装置，流束在节流件处形成局部收缩，从而使流速增加、静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差（或压差）。流体的流速愈大，在节流件前后产生的差压也愈大。这种测量方法是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础的。压差的大小不仅与流量还与其他许多因素有关，例如当节流装置形式或管道内流体的物理性质(密度、粘度)不同时，在同样大小的流量下产生的压差也是不同的。静压能转换多少与流通面积改变大小、流体的流速大小和流体密度大小等有关。即静动压能的变化量是上述三个物理量的函数。 以孔板为节流元件的差压式流量计，是将节流孔板放置在管道，当被测流体以一定的流速通过节流孔板时，流体的静压能将在孔板前后发生变化，孔板前流体的静压能略有增加，孔板后流体的静压能将减少，从而在孔板前后出现压差
（二）超声波流量计计量误差分析
气体超声流量计是指采用超声波传播时间差法进行气体流量测量的超声流量计。其基本工作原理是：在有流体流动的管道中，超声波脉冲顺流传播的速度要大于逆流传播时的速度，即在相同行程内，超声波信号顺流的传播时间比在逆流情况下要短，管道内流体的流速越大，超声波顺流和逆流传播的时间差越大。气体超声流量计就是通过测量高频声脉冲在管道内顺、逆流条件下的传播时间差（该时间差与气体轴向平均流速有关），从而使用数值计算技术，计算工作条件下通过气体超声流量计的气体轴向平均流速和流量。
时差法的气流速度应为V=（1/t2—1/t1）*L/（2cosθ）式中t1,t2—气体中顺流和逆流时的声传播时间； V—沿声道气流线平均流速； 根据比尔盖尔法确定管道断面流速修正系数为 K=v/v1 流量可以简单地表示为q=v1*S=（v/K）S 流量测量误差源可分为几何尺寸测量误差、时间测量误差和积分演算误差。其误差量化分析：
1.几何尺寸测量误差：主要为声程L、声道角θ和管道截面 S的误差。例如，一个口径 375mm，声道角 60 0，声程886.025mm。各参量的不确定范围值为：声道角约±0.05 0，声程长度约±0.525mm，管径约±0.125mm。声程长度误差为±0.06%，2cosθ为±0.15%，截面积 S为±0.06%。按均方根误差计算不确定范围±0.18%。
2.时间测量误差：评价时间误差：评价时间测量误差的方法是超声波流量计测量时间值和标准时间源进行比对的方法。使用这种方法，不同厂家可根据产品准确度要求选择合适的标准时间测量装置即可。传播时间测量误差在口径 100m以上时，不超过±0.05%。
3.积分演算误差：对于单声道不确定范围估计在1%，对于3声道约为 0.04%，对于 5声道约为0.3%。
4.仪表总的不确定范围：用均方根误差表示表体总的不确定范围为±0.31%（5声道）。这个数值与实流校验设备所具有的不确定范围量值相当。
（三）孔板流量计与超声波流量计的误差分析
孔板流量计采用高级孔板阀，配套温度变送器和压力和差压变送器。经过多年的应用和使用经验分析，孔板流量计的节流装置制造偏离、安装位置偏离、被测介质流动状态影响、使用过程中腐蚀、磨损、附着以及直管段长度不够等因素带来的测量误差相对影响量。目前，孔板流量计主要采用干检法对二次测量仪表及计量孔板进行不确定度控制。而利用“干检”几何测量法主要是对孔板、二次仪表及流量计算机进行一年一次的周检，来评估整套孔板流量计的系统不确定度，但是不能对以上因素产生的误差定性、定量估算，因此，无法*定量确定整套计量装置的总不确定度，对由此产生的偏差，不能给出合理的、确定的修正系数。 气体超声流量计没有如节流装置几何形状及尺寸变化影响仪表特性的问题，其声道长度，声道角及管道横截面面积是恒定的参数；也没有引压管线之类易引起故障的部件，能够根据现场条件确定仪表系数并为此长期稳定。尤其是能够满足用户要求天然气流量计量系统，必须具有高精度、无压损、低能耗、结实耐用、维护少的特点。根据技术与经济的比较，流量计口径在 DN200以上时采用气体超声流量计的设置方案比较合理。
（四）结束语
实践证明，多声道气体超声流量计*适用于天然气贸易计量，可有效提高天然气计量技术水平。由于气体超声流量计具有结实耐用、量程比宽、无压损、标定周期较长、准确度高、维护工作量小等优点，必将在天然气流量测量领域得到广泛使用。
