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氣體超聲波流量計在天然氣測量中的應(yīng)用
發(fā)布時間:2022-01-17 09:06:11

流量測量在化工、冶金、石油 、燃?xì)?、自來水等行業(yè)得到了普遍的應(yīng)用,是工業(yè)過程自動化檢測的三大參數(shù)之一,在國家的經(jīng)濟建設(shè)、能源調(diào)度、居民生活、社會可持續(xù)發(fā)展中具有極重要的作用。流量測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性與社會資源節(jié)約、能源利用率以及經(jīng)濟效益等息息相關(guān),因而世界各國各組織都極為注重流量測量相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用,投入各種人力、物力等資源來建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)并加大對新的流量檢測技術(shù)和裝置研究力度。

現(xiàn)在全球能源問題和環(huán)境問題日益嚴(yán)重,世界各國在節(jié)約能源,對能源進行有效利用和科學(xué)管理的同時,也在努力探索以尋找更多高效且清潔的新能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源,其中作為清潔高效的新能源的代表,天然氣的應(yīng)用越來越深入到人們的生活,在國際能源應(yīng)用中的比重也在慢慢增加。特別是隨著國內(nèi)“西氣東輸”工程的進行,國內(nèi)天然氣的應(yīng)用也是更為普遍,天然氣的生產(chǎn)和消費總量都在逐年增加,對于氣體流量測量技術(shù)的提高也就變得極為重要。

近些年來,隨著科技的發(fā)展,流量測量技術(shù)也得到了快速的進步,測量流量所用到的儀表種類比較多,在氣體貿(mào)易中超聲波流量計、孔板流量計、科氏力式流量計等是較為常用的氣體流量計。其中超聲波流量計以其具有的高重復(fù)性,高精度、非接觸性且能夠自我診斷等特點,在天然氣行業(yè)中慢慢興起,逐漸成為氣體貿(mào)易中的主要測量儀表。超聲波信號具有較高的頻率、較短的波長、方向性好等優(yōu)點,可以在各種不同的介質(zhì)中進行傳播,再加上現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)和高精度的壓電陶瓷產(chǎn)品的快速發(fā)展,超聲波流量計在測量氣體流量的技術(shù)方面有了極大的改進,在應(yīng)用于天然氣測量時,其精度也在慢慢提高,氣體超聲波流量計的研發(fā)也在以極快的速度發(fā)展起來。

根據(jù)流量計測量聲道數(shù)量不同,超聲波流量計分為兩種:單聲道和多聲道流量計,其中多聲道超聲波流量計測量時能夠采集到更多的速度信息,可以對單聲道流量計流速分布測量范圍小,流量校準(zhǔn)系數(shù)不確定性大以及對于復(fù)雜流場的適應(yīng)性差等問題加以改善。

但是在實際測量時,超聲波氣體流量計的測量精度對流場的變化比較敏感,尤其是在安裝有彎管,閥門,三通管等結(jié)構(gòu)的管道內(nèi),其流場會發(fā)生劇烈變化,從而引起較大的測量誤差。為了解決這個問題,研究人員提出兩種解決方法:一種是在流量計的前端加裝足夠距離的長直管段;另一種是加裝整流器。由于加裝長直管段對于空間和成本的要求太高,而加裝整流器則是能在改善流場的情況下,對空間和成本的需求也不大,因此各研究機構(gòu)和公司都在進行各種整流器的研制工作。

目前國內(nèi)很多高校和儀器儀表公司都在進行氣體超聲波流量計的研究,并且研制出一批高精度超聲波流量計,但是目前國內(nèi)的研究多集中在單聲道流體超聲波計設(shè)計,并且多應(yīng)用在液體流體的流量測量,與國外水平還有較大的差距,伴隨著國內(nèi)各種氣體能源行業(yè)對氣體流量計的需求量的增加,研究氣體超聲波流量檢測技術(shù),改善管道流體的流場環(huán)境,對高精度氣體超聲波流量計的研制具有重大意義。

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