當前,天然氣長輸管道和場站的貿易計量主要采用超聲波流量計、普通孔板流量計、渦輪流量計。
1、超聲波流量計
傳播時間差法是國內外超聲波流量計的主要檢測方法。該方法是用一對傳感器相向收發超聲波,當一個傳感器發射聲波脈沖時,另外一個傳感器以一定的角度接收聲波脈沖信號,這對傳感器交替收發脈沖,通過檢測并計算該脈沖在介質中順流和逆流的傳播時間差來測量管道介質的流速,從而計算出介質的流量。目前國內外的超聲波流量計多采用4、6或8聲道傳感器,即2對、3對或4對傳感器進行工作,以提高測量的準確性。超聲波流量計雖然具有測量管徑大、測量范圍寬,支持雙向計量等特性。但因其工作中收發聲波的原理,使其容易受到周邊噪聲和其它環境的干擾,影響計量的精度。
2、渦輪流量計
渦輪流量計是一種流量計量器具,具有溫度和壓力補償功能,屬于速度式流量計。其工作原理為:具有一定壓力的天然氣沿流動方向驅動渦輪流量計內的葉片旋轉,通過電渦流傳感器檢測葉片的旋轉速度,旋轉速度與體積流量成正比,即可計算出通過流量計的天然氣體積流量。渦輪流量計具有穩定性高、量程范圍寬、對流量變化反應迅速、抗干擾能力強、信號便于傳輸等特點,廣泛應用于石油、化工、電力、城市燃氣管網等領域的貿易結算,特別是在歐美等國家應用也極為普遍。渦輪流量計具有較高的精度和量程比,有著較好的重復性。但由于其自身的旋轉機構長時間運轉,會出現連桿斷裂、或旋轉異常等現象。
3、渦街流量計
“卡門渦街”原理是渦街流量計的核心理論。測量前在管道中垂直插入一段非流線型阻流體(旋渦發生體),當介質流動,管道內雷諾數達到一定值時,在發生體下游兩側會交替分離出規則排列的旋渦。當發生體兩側產生旋渦時,流體對旋渦發生體會產生一個周期性的交變橫向作用力,壓電傳感器將作用力的變化轉換為可以測量的頻率信號,通過信號放大和整形,得出流速和流量,并進行累積計算。
4、孔板流量計
孔板流量計是基于差壓測量的方法,以流動連續性定律和能量守衡定律為基準的,以AGA3或GB/T21446為計算依據。當天然氣流經管道中孔板所在的截面時,因局部收縮,使流速增大,進而在節流元件的上、下游產生壓降,且介質流動的流量越大,在節流元件上、下游產生的壓降就越大。孔板流量計就是通過測量上、下游的壓力差,根據GB-T 21446-2008《用標準孔板流量計測量天然氣流量》中的計算公式,可以得到質量流量、體積流量以及標準工況下的體積流量。