超声波流量计在煤气测量应用中的最大特点是无运动部件、无压损，可实现“在线插拔”和在线清洗，适用于大管径、低压力的介质测量，量程比宽达150∶1。

石化、化工、冶金、轻工等行业中最普遍、最重要的流量测量对象集中在水、蒸汽、煤气、空气、氮气、氧气等方面，不同介质在流量测量中所反映的问题各有不同，遇到的难点也不一样。综合各方面因素考虑，高（焦、发生）炉煤气的流量测量被广泛认为是难度较大、问题较多的测量对象。

针对煤气流量测量中可能遇到的问题，对典型的煤气测量流量计有着很多特殊的要求：

■可测量较大管径的气体流量（一般管径在300～1800mm）。

■可测量低流速、低压力、低密度的气体流量。

■可实现不停产情况下的清洁以应对“结焦”现象

■对传感器与信号处理要求高，可用于声衰减介质与易结焦环境。

■可应对介质组分变化对测量的影响。

■压损小，甚至无压损。

■量程比较宽。

超声波流量计可以很好地满足上述要求，它的最大特点是无运动部件、无压损。这种可“在线插拔”的超声波传感器，能够实现在线清洗，适用于大管径、低压力介质测量，量程比宽达150∶1。

工作原理

GE公司的GM868煤气流量计是可应用于低压气体测量的时差法超声波流量计（图1），它使用一对可直接接触被测气体的“湿式”超声波传感器。每个传感器都能发射和接收超声波信号。流量计电子部件能够精确地测量声波在两个传感器之间传播所用的时间，分别测量顺流方向和逆流方向传播所需的时间，进而得到顺流传播与逆流传播的时间差。管道内介质的流速与此时间差成比例关系。实际体积流量是流速和管道内横截面积的乘积。已知气体的温度和压力，即可计算标准体积流量。

安装事项

传感器插入配置有多种形式，以便在有限位置内安装并实现测量的最佳效果。很多情况下，对于管径小于14″的管道使用斜角45°的配置，对于大于14″的管道，使用中等半径偏差90°的配置。在大多数情况下，使用全径孔隔离阀，可以在煤气管线运行的情况下拆除传感器，对传感器进行清洁。

如果在煤气系统新建或停产检修期间，可采用带测量管的超声波流量计，通过法兰将流量计与工艺管线连接，使测量精度得到提高。

如果是安装短管和整套在线插拔装置，可以通过热钻孔的方式安装煤气系统的现场。这样，系统可以继续工作，无需停产。此外，还可以用冷钻孔的方式，与热钻孔不同的是，冷钻孔安装时需要煤气系统停止运行。

几乎所有的流量测量技术都对流场有很高要求。流场受很多因素影响，如管道内壁的摩擦系数、流速、流体粘度和管道直径等。当遇到阀门、泵等其它阻流件时，需要一定长度的直管段以确保流场得到充分发展。而在气体测量中，通常需要上游20倍管径的直管段和下游10倍的直管段。应尽量避免将流量计安装在扰动源的下游。扰动源导致的流场特性会影响信噪比，在极端情况下会影响流量计性能。如果需要测量标准体积流量，则需要进行温度、压力补偿。温度和压力变送器应安装在超声波流量计下游5倍管径以外。

在线插拔

焦炉煤气中含有大量的煤焦油和粉尘，由于工艺对于焦炉煤气的净度要求不高，煤气只是通过喷淋降温、除尘、除焦油等简单措施之后就直接进入煤气输送管道（高炉煤气的处理大同小异）。因此，煤气中必然含有一定量的残余煤焦油、粉尘、水。这些杂质极易使测量装置发生粘接和堵塞，形成“结焦”，使流量测量装置测量精度得不到保证。

GE公司的超声波流量计可以通过整体在线插拔装置实现在煤气系统不停产的情况下取出“湿式”传感器，并对取出的传感器表面的结焦进行清洁，最后在不停产的情况下将传感器插回测量系统中，真正实现结焦环境中传感器的在线清洁，以保证测量的精确性。

诊断功能

GE公司的超声波流量计具有诊断功能和全套诊断参数，可以从流量计诊断系统中明确了解流量计和传感器的状况，通过记录调试过程中的诊断参数并与当前数据进行比较，从而评定信号状态。操作员或仪表技术员可以定期记录诊断参数，然后通过电子邮件将流量计诊断、设置和信号波形发送给制造商的工程师进行评估。大多数“流量计故障”都是通过这种方式解决的，无需访问现场，可节约时间、人力和费用。一些客户更可将流量计的RS232输出连接到设备服务器上，从而通过互联网实现流量计的远程连接。这样，服务工程师可以远程浏览实时数据并根据需要修改该流量计的设置参数。对于突发的紧急情况，远程访问是最及时、最有效的解决方案。而远程访问领域的发展也会成为改善当前状况、提供更高效率的一种趋势。

小结

在众多的介质测量中，煤气测量是问题较多、困难较大的一种。对各类工艺中的操作员来讲如何更加有效、合理地测量大管径、低压力的煤气显得日益重要。超声波流量计可以在无压损的情况下有效地测量各类煤气，并以最少的工作量对其进行维护（只需取出探头进行清洁），是经济、有效测量煤气流量的解决方案。