管径尺寸偏差对超声波流量计测量准确度的影响

天然气是一种低碳的化石类能源，基于环保的需求，近年来，我国天然气工业发展迅速。时差法多声道气体超声波流量计（以下简称超声波流量计）计凭借其测量准确度高、无可动部件、完善的自诊断功能等诸多优点，在天然气计量领域得到了广泛应用。由于天然气贸易量巨大，测量结果的细微偏差对贸易交接双方的利益会产生直接影响。为达到准确测量的目的，超声波流量计需要在正确的安装条件下使用。

由于部分现场使用的超声波流量计，在设计与制造工艺上参考的国际相关标准与我国管道法兰标准体系存在英制与公制的差异，使得在法兰处实际的公称尺寸（以下简称管径）与其连接的上、下游管道管径尺寸存在偏差。GB/T 18604-2014《用气体超声波流量计测量天然气流量》对此提出了明确要求：尺寸偏差应在管径的1%以内，且不超过3mm。但在实际安装过程中该问题常常被忽视。

安装条件作为影响超声波流量计测量准确度的重要因素，近年来研究的重点主要集中在：上、下游管道结构（扩/缩管、弯管等）、管道长度、整流器类型、辅助仪表安装位置等方面，对于管径尺寸偏差对超声波流量计测量结果的影响缺少系统研究。本文参考天然气计量现场使用超声波流量计的实际安装条件，通过数值模拟技术并结合实流测试验证的方式，定量研究管径尺寸偏差对超声波流量计测量准确度影响，得出以下结论。

（1）压力对正向尺寸偏差带来的测量误差影响不大；负向尺寸偏差带来的测量误差随着压力的增加会从负向向正向转变，该问题在实际应用中需额外注意。对于DN200超声波流量计，1%的尺寸偏差偏差对流量测量偏差的影响不超过为0.03%；3mm的正向尺寸偏差上限对测量偏差的影响最高为0.05%；当超过管径偏差的安装条件要求时，尺寸偏差对其测量误差的影响最大为0.22%。

（2）尺寸偏差对超声波流量计的测量结果的影响随偏差尺寸的增大而增加，管径尺寸偏差对于小口径超声波流量计测量误差影响更显著当尺寸偏差符合安装要求时，1%的尺寸偏差对DN100和DN200超声波流量计的影响最高为0.03%，对于DN50的超声波流量计的影响达0.07%。+3mm的尺寸偏差DN100和DN200超声波流量计的影响也不超过0.15%，对于DN50的超声波流量计的影响达0.20%。对于DN100和DN200的超声波流量计，测量误差随尺寸偏差的增加呈线性增长趋势；对于DN50的超声波流量计，误差曲线增长显著，呈非线性趋势。

审核编辑 黄昊宇