氣體超聲波流(liú)量計測量原理
氣體超聲波流量計具有很好的可靠性、穩定性等(děng)優勢在天然氣輸送等多個領(lǐng)域中得到了廣泛應用和普及。但是由於受到諸多因素的影響及幹擾,氣體超聲波流量計測量精度存(cún)在很多不確定性,難以發揮(huī)其積*作用。下(xià)麵我們將從氣體超聲(shēng)波流量計(jì)測量原理,分析降低(dī)其精度的各類因素有哪(nǎ)些(xiē),並提出相應的解決方法(fǎ)。
一、氣(qì)體超聲波(bō)流量計的測量原理
目前較為常見的超聲波流量計係統能夠在(zài)計(jì)算機技術的支(zhī)持下,直接輸出標準條件下體積量。而氣體超聲波流量計將天然氣作為基礎,通過壓力變送器、在線色譜分析儀等設備完成計量工作。相比較傳統設備而言,這種計量模式不僅能夠提高工作效率,還能夠(gòu)為科學決策提供依據,該設備將成為使用領域未來發展的必然選(xuǎn)擇。在具體應用中,超聲波流量計信號(hào)處理單元通過對筒體中的氣體流速等要素進行(háng)測量,然後利用在線(xiàn)色譜(pǔ)分(fèn)析儀等設備計算(suàn)獲得體積流(liú)量,*後上傳至站控係統當中。
二、降低氣體超聲波流量計量精度的關鍵因素
(1)信(xìn)號方麵
超(chāo)聲波理想媒介中傳播,不會出現聲(shēng)波(bō)減(jiǎn)弱現象,相反,在非理想媒介中傳播過程中,聲波會隨之距離的增加而呈現遞(dì)減的趨勢,形成將聲波轉換(huàn)為熱耗散(sàn)的過程。在研究中能夠發現(xiàn)引起媒介對聲波(bō)吸收的因素較多,主要由粘滯吸收與熱傳導兩部分構成(chéng)。聲波的具體計算公式如下:α=αx+α1+αR
公式中α 為聲音衰減係數。如某流(liú)量(liàng)計係統中采取的200kHz地超聲波發生器,信號經過放大和濾波環節後,當探(tàn)頭距離在30cm之內(nèi),理論曲線與實際曲線相重(chóng)合;當(dāng)距離超(chāo)過30cm 之外,實際信號曲線斜率比理論斜率小(xiǎo),出(chū)現這種情況的原因在於噪聲的產(chǎn)生。
超聲波(bō)流量計(jì)工作是(shì)超聲波在不(bú)同介質與(yǔ)流向中速度差異(yì)進(jìn)行的計量。超聲波在通道中傳播時間是設備進行流量(liàng)計算的主要因素。在設備運行過程中,超(chāo)聲(shēng)信號對於計量(liàng)產生的影響具體表現如(rú)下:調壓閥與(yǔ)節流裝置產生的噪聲(shēng)為寬頻噪(zào)聲,高頻部分隨著節流裝置前後壓差和流量增加而增加,進而影響超聲信號傳輸,*終降低計量準確性。由此可見,對(duì)於計量(liàng)精度而言,應(yīng)盡量控(kòng)製噪聲的產生。
(2)硬件方麵(miàn)
時差法超聲波流量計的計量精度主要是超聲波順逆流的時間計時精度,計算公式如下:
V=(t2-t1)Lt1-1t2-1arccosθ
試驗(yàn)表明,當傳感(gǎn)器之間的安裝距離相對誤差在5%之(zhī)內時,流(liú)量相對誤差在10%,也(yě)就是說(shuō)前者越大,後者也將隨之增加。而管道內徑相對誤差(chà)為-3.3%時,流量誤差為-5%。同時,超聲波(bō)流量計換能器(qì)、信號處理等配(pèi)件的安裝質量也將影響設備運行。如某計量站流量安裝運行後,受到*二聲道探頭接線鬆動引起的聲道聲速變小,導致設備計量精(jīng)度大打折扣。
受到換能器信號線的影響,計量結果偏低,使得計量係統無法準確進行(háng)計量。就超聲波流量計特性(xìng)而言,流速沿著軸線均勻(yún)分布的流態能夠改善(shàn)計量不準確情況,所以在流量計上下遊位置(zhì)進行調整,能夠避免由於硬件安裝造成的計量精度不高問題。
(3)流場方麵
流場作為重要影響因素,雖然當流(liú)體流速(sù)較小時,其沿著直線傳播,但是這種差別(bié)仍然不容忽視。在特定條件下,設備偏移距離與探(tàn)頭半徑相當,收到的信號幅(fú)值將會被削弱,進而(ér)影響到計(jì)量精度。此外,在流量計運行過程中,壓力、溫度測量都是由現(xiàn)場遠(yuǎn)傳儀表完成測量目標,該數值直接參與到流(liú)量計算當中。就公式來看,獲取(qǔ)的壓(yā)力和溫度對於流量計計量結果(guǒ)具有直接影響。壓力(lì)與流量之間呈正相關,而溫度(dù)與流量呈現負相關。受到工作環境等外界因(yīn)素的變化,得到的測(cè)量結果也會發生偏差。綜上所述,氣體超聲波流量計計量精度影響因素不**於某一方麵(miàn),要想(xiǎng)提高其計量精度,需要從(cóng)多個方麵入(rù)手。
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