氣體計量選用超聲波流量計的好處
摘要：超聲波流量計主要是指能夠?qū)怏w、液體等流動形態(tài)的流體對超聲波束產(chǎn)生的作用程度進(jìn)行測量的儀表。近年來, 超聲波流量計不僅被廣泛運(yùn)用于排水等液體的測量, 同時也逐步運(yùn)用到氣體的計量當(dāng)中。因此, 以較為常用的天然氣為例, 對超聲波流量計工作原理以及對天然氣氣體計量的具體應(yīng)用展開討論, 對超聲波流量計在氣體計量中的具體應(yīng)用進(jìn)行分析。
1、引言：
近年來, 隨著我國科技水平不斷提高, 天然氣在我國各個城市中的運(yùn)用逐漸廣泛, 同時也成為居民在日常生活中必不可少的組成部分之一。
2、超聲波計量器的工作原理：
在分析超聲波流量計的工作原理過程中, 其主要可以表現(xiàn)為多種形式, 一般來說, 能夠?qū)τ谔烊粴膺M(jìn)行高精度的流量測量, 主要則是利用時間差的方法。圖1則是表現(xiàn)為直射式超聲流量計的工作示意圖。其中, 把一對具有傾斜角度為φ的超聲換能器安裝在管壁兩側(cè), 這樣能夠滿足兩個換能器有效工作, 能夠定時或者同時實現(xiàn)對方發(fā)射或者接受相應(yīng)的超聲信號。
圖1 直射式超聲流量計的工作原理示意圖
在氣體超聲波流量計中, 在管道的兩側(cè)進(jìn)行如圖1所示的換能器A和B的安裝, 其中, 兩者之間距離為L, V表示流體流速, C表示超聲波在流體中聲速, 超聲波和流體在管道中的流動夾角則是為φ, 其中, 對于超聲波來說, 逆流傳播時間則為tv, 而順流傳播時間則為td。
聯(lián)立上述兩個方程, 可以求解得到:
通過以上公式可知, 當(dāng)氣體在流動時, 超聲波流量計可根據(jù)氣體在流動過程中被測量的速度以及流量計所計量的整體截面面積通過計算得出該面積內(nèi)氣體的具體流速, 當(dāng)發(fā)現(xiàn)氣體的流速與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)不符時, 可利用流量計測量時傳回的壓力數(shù)據(jù)、管道內(nèi)溫度以及壓縮因子等進(jìn)行分析, 通過對溫度的改變改變氣體內(nèi)壓縮因子及氣體的流速, 完成對流量的調(diào)整作業(yè), ***終使氣體流速等***終達(dá)到標(biāo)準(zhǔn), 對貿(mào)易交接計量工作的順利進(jìn)行起到重要作用。
3、超聲波流量計在氣體計量中的應(yīng)用及應(yīng)注意的問題：
3.1、噪聲產(chǎn)生的影響：
當(dāng)超聲波流量計在工作時, 其發(fā)出的超聲波會根據(jù)管道內(nèi)氣體對超聲波束產(chǎn)生反射作用, 而通過對該作用進(jìn)行分析, 并在流量計中顯示相關(guān)數(shù)據(jù), ***終得到測量結(jié)果。但由于在測量過程中, 超聲波會經(jīng)過閥門、整流器以及彎頭類管道配件等, 而這些部位極易出現(xiàn)與超聲波脈沖相同頻率的噪音, 使超聲波接收的數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差, 導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。但由于噪音無法避免, 因此在計量過程中應(yīng)當(dāng)將噪聲的影響及存在的誤差進(jìn)行考慮, 在選擇管道時應(yīng)當(dāng)盡量采用平直且無彎頭的材料, 并盡量在計量范圍外安裝閥門, 或使用具有較強(qiáng)的過濾噪音的超聲波流量計, 盡可能提高測量準(zhǔn)確率。
3.2、污垢堆積時產(chǎn)生的影響：
由于天然氣類氣體管道內(nèi)因長期無法清理等因素, 管道璧附著臟水、油污以及硫化物等污垢物, 而當(dāng)超聲波流量計在對該段內(nèi)管道的天然氣進(jìn)行計量時, 由于管壁內(nèi)的污垢物會逐漸轉(zhuǎn)移附著到流量計探頭以及其內(nèi)部, 不僅使計量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大誤差, 同時也導(dǎo)致流量計內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)壁反射活動, 使流量計的使用質(zhì)量遭到破壞, 嚴(yán)重?fù)p害流量計的使用壽命。
4、對超聲波流量計的檢定：
當(dāng)前, 只有部分單位具備相應(yīng)的天然氣超聲波流量計的檢定資質(zhì), 其中, 就相應(yīng)的實流檢定技術(shù)能力來說, 能夠基本覆蓋天然氣行業(yè)的大部分貿(mào)易交接流量計的應(yīng)用范圍, 控制在0.3~10.0MPa, 實現(xiàn)技術(shù)上的國際先進(jìn)行列。
此外, 應(yīng)當(dāng)根據(jù)超聲波流量計相關(guān)檢定標(biāo)準(zhǔn), 對之前在測量過程中流量計出現(xiàn)的自我診斷、報警以及檢查修理等進(jìn)行文字或數(shù)字記錄, 為流量計日后的使用提供依據(jù)的同時, 充分延長流量計的使用次數(shù)與壽命。當(dāng)前, 各個研究機(jī)構(gòu)正在進(jìn)一步規(guī)范相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)和操作規(guī)范, 力爭能夠有效降低在進(jìn)行在線檢驗過程中的各個送檢成本。
5、結(jié)論：
通過以上分析可以得出, 使用超聲波流量計對氣體進(jìn)行計量檢測時, 不僅需要通過提升流量計質(zhì)量來保證計量的準(zhǔn)確性, 同時也應(yīng)當(dāng)根據(jù)氣體的種類、密度等作為計量基本, 同時也需要對管道內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行檢查, 確保管道清潔度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的同時, 對管道產(chǎn)生的噪音等進(jìn)行仔細(xì)排除, 并利用相關(guān)計量輔助軟件等協(xié)助計量, 在提升超聲波流量計計量準(zhǔn)確度的同時也能夠延長流量計的使用壽命, 為日后的氣體計量提供有利條件, 為促使我國堅持走可持續(xù)發(fā)展路線奠定基礎(chǔ)。