超声波天然气流量计测量精度高，抗干扰能力强，可测量的介质种类多，对气质的要求较低，流量计本身压力损损耗小，测量量程较宽，超声波流量计在贸易结算计量中的应用越来越多。
1、超声波天然气流量计测量原理
超声波脉冲在气流中的传播速度与气体的流速存在对应关系，超声波脉冲在顺流中的传播速度比在逆流中的传播速度快。顺流传播和逆流传播的时间差越大，表示流量也越大。超声波天然气流量计就是利用这个原理进行设计的。在测量现场，上下游的超声波换能器同时发射超声波脉冲，一个与管道内气流方向相同，另一个方向相反。2 束超声波脉冲将以不同的传播时间到达对应的接收装置。脉冲传输距离相同但传输时间不同，反映出管道内气体流速的大小。超声波流量计由表体，信号处理装置，换能装置和流量计算机组成，高精度气体流量计一般采用交叉反射方式布置声道或采用平行对称方式布置声道。
随着测量精度和需求的不同，常选用3 声道、4 声道及目前最高的5
声道产品。
2 管路安装及投运要求
2.1 管路安装
目前，对超声流量计安装要求的试验研究还十分有限，《用气体超声流量计测量天然气流量》（GB/T18604-2001）中也仅是给出流量计上、下游最短直管段长度的推荐值，即上游工艺条件较理想，管道内气体单向流动时，要求上游直管段长度要大于10 倍内径（用10D 表示），下游直管段长度应大于5D。管道内气体双向流动时，要求上、下游的直管段长度都应大于10 倍流量计内径。
根据国家自然科学基金青年基金资助项目（编号:50809075）的研究成果[3]，DN100 超声波流量计在无整流器的管路结构中，其上游汇管进出口错开时较汇管进出口相对时对下游的扰动强约3 ～5 倍，实验表明，汇管进出口相对且无整流器管路的流量计前直管段安装长度至少为19 倍管径，在有整流器的管路结构中，经整流器剧烈混合后的天然气在汇管进出口相对与错开两种管路的情况下流动10 倍管径距离后恢复均匀，扰动明显减弱。在上游汇管进出口错开的管路结构的扰动情况明显强于汇管进出口相对管路，汇管内的天然气会因管路结构、速度等因素的变化产生拥塞、回流，使天然气的扰动增强、分布不均匀，甚至发生汇管出口冰塞, 但经过整流器的整流后，流量计处的扰动已几乎消除，但实验并未明确表前直管段长度。
笔者认为，以上实验仅代表个例，不能以点带面，很显然大口径管道内的气体流态与小管径管道不同，流量计的流动状态，要通过群体性实验数据获得，实验的费用很高，制约了成果深化，设备选型及安装主要依据厂家的意见确定。
超声天然气流量计表体安装各厂家要求不同，一般应保证表体水平安装，有的还应将表体法兰上定位销孔与上、下游直管段相应销孔对齐，同时要求上下游直管段必须随表定制。安装时应留有足够的检修空间及比对管路。超声流量计的内径、连接法兰及其紧邻的上、下游直管段应具有相同的内径，偏差应在管径的±1％以内；与超声流量计匹配的直管段，其内壁应无锈蚀及机械损伤，应除去超声流量计及其连接管内的防锈油或沙石灰尘等物。使用中也应随时保持介质流通通道的干净、光滑。
对单向流测量，应将温度计插孔设在超声流量计下游距法兰端面2-5D之间；对双向流进行测量，温度计插孔应设在距超声流量计法兰端面至少3D 的位置。
2.2 超声波流量计的现场安装
流量计正式运行前应按国标进行标定或实流校准。检查各种信号线电源线是否连接牢靠。温度传感器、压力探头和法兰连接处不能有泄漏。按照系统接线图检查所有连接点。注意流量计最大流速限制，流量计在正式使用前要求进行零流量检测，如果现场没有条件应进行工况条件下的测试（首先关闭流量计的上、下游阀门，管道内气体呈静止状态，当气体温度相对稳定后再读流速测量值，且要求每个声道记录时间不少于30s，读数值应小于12mm/s）。
3、故障检查与处理方法
3.1 无流量数值显示
故障分析：可能原因是电源连接线和信号线缆、连接接头存在断路或接触不良现象，换能装置或显示单元损坏。
处理方法：查看设备故障代码表，逐步检测落实；检查线缆、接头
连接情况，确保连接正确可靠；查看换能装置或显示单元是否损坏，按要求更换损坏器件。
3.2 测量容许误差超标
故障分析：管道的运行状态以及流量计的安装有可能没有达到设计要求；管道内壁存在锈蚀情况或者管道内洁净程度不达标；流量计两端的直管段长度没有满足安装要求；气体组分发生了变化等。
处理方法：去除附着物或更换管道；管道内出现堆积物时被测流体的截面积变小，测量的流量偏大，要去除堆积物或更换到其他地点安装；气体组分变化是否较大，尤其是硫化氢、二氧化碳等重组分变化是否较大等。
3.3 在静止状态下，流量数值不为零
首先应检查流量计阀门是否确实关闭；管道内是否存在气体对流；初始参数是否正常。
处理方法：确定阀门完全关闭；大口径管道内部空间较大，管道内气体可能存在较大温差，有可能产生管道内对流，可以通过适当调整静止状态零点参数来解决。
4、实际应用案例
案例：某长输管道输气站采用DN250 的超声流量计，进行计量后向省管网供气，最大工作压力为10MPa。进站压力为5.4MPa，出站压力为2.5MPa，流量计安装正确。投产初期，发现流量计计数与下游管网首站同类型超声流量计偏差超过10％。由于投产前用水作为试压介质对管道进行了通球清管。试压、清管结束后未干燥彻底，管道内残留部分湿空气。站内管道裸露在空气中，且输气压力较高，导致管道内积水结冰。通过注醇、在裸露管道上增加保温层、清管，降低了天然气的
水露点，提高管内气体温度，减少了管道内积水，有效解决了冰堵，使流量计测量误差控制在双方商定范围之内。
5、实际生产应用中的注意事项
（1）使用超声波流量计应保持超声波探头清洁，信噪比如果太接近界限值，计量误差会很大，表体前后的直管段清洁程度也会影响计量结果。
（2）用于贸易结算的超声波流量计以及相关的二次仪表，应该依据相关要求按一定周期检定。
（3）如果管道内气体温度太高（100℃以上），或在大口径管道中气体压力极低（低于0.1MPa），流速也极低（小于0.5mm/s）情况下，超声波流量计不适用。
（4）多气源混合产生的差值，可使用在线式色谱分析仪，对天然气组分含量进行监测，并实时上传数值，修正误差提高检测精度。