氣體計(jì)量選用超聲波流量計(jì)的好處
摘要：超聲波流量計(jì)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(jì)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(jì)量當(dāng)中。因此, 以較為常用的天然氣為例, 對超聲波流量計(jì)工作原理以及對天然氣氣體計(jì)量的具體應(yīng)用展開討論, 對超聲波流量計(jì)在氣體計(jì)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(jì)量器的工作原理：
在分析超聲波流量計(jì)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(jì)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(shí)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(jì)的工作原理示意圖
在氣體超聲波流量計(jì)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(jì)可根據(jù)氣體在流動過程中被測量的速度以及流量計(jì)所計(jì)量的整體截面面積通過計(jì)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(jì)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(jì)量工作的順利進(jìn)行起到重要作用。
3、超聲波流量計(jì)在氣體計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì), 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(jì)在對該段內(nèi)管道的天然氣進(jìn)行計(jì)量時, 由于管壁內(nèi)的污垢物會逐漸轉(zhuǎn)移附著到流量計(jì)探頭以及其內(nèi)部, 不僅使計(jì)量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大誤差, 同時也導(dǎo)致流量計(jì)內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)壁反射活動, 使流量計(jì)的使用質(zhì)量遭到破壞, 嚴(yán)重?fù)p害流量計(jì)的使用壽命。
4、對超聲波流量計(jì)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(jì)的檢定資質(zhì), 其中, 就相應(yīng)的實(shí)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(jì)的應(yīng)用范圍, 控制在0.3~10.0MPa, 實(shí)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(jì)相關(guān)檢定標(biāo)準(zhǔn), 對之前在測量過程中流量計(jì)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(jì)日后的使用提供依據(jù)的同時, 充分延長流量計(jì)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(yàn)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(jì)對氣體進(jìn)行計(jì)量檢測時, 不僅需要通過提升流量計(jì)質(zhì)量來保證計(jì)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(jì)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(jì)量輔助軟件等協(xié)助計(jì)量, 在提升超聲波流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確度的同時也能夠延長流量計(jì)的使用壽命, 為日后的氣體計(jì)量提供有利條件, 為促使我國堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展路線奠定基礎(chǔ)。