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    天然氣超聲波流量計的工作原理與特點

    發布:2019/11/21 16:36:15人氣:2680
    天然氣作為一種優ZI能源和化工原料,準確地進行流量計量是企業進行經濟分析、降低運行成本的關鍵,直接影響企業的經濟效益,是備受供需雙方關注的環節。中國石油天然氣有限公司與下游各用氣城市貿易結算的計量方式是多種多樣的,西氣東輸工程中的上游及南京等下游城市,普遍采用超聲波流量計,由于它具有精度高、適應性強的優點。
     
    天然氣超聲波流量計工作原理與特點
    1.工作原理

    超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈沖)的作用,測量體積流量的速度式流量儀表,測量原理有傳播時間差法、多普勒效應法、波束偏移法、相關法、噪聲法。天然氣超聲波流量計的測量原理是傳播時間差法(見圖1)。在天然氣管道中安裝2個能發送和接收超聲脈沖的傳感器形成聲道。2個傳感器輪流發射和接收脈沖,超聲脈沖相對于天然氣以聲速傳播。沿聲道順流傳播的超聲脈沖的速度因被測天然氣流速在聲道上的投影(與其方向相同)而增加,而沿聲道逆流傳播的超聲脈沖的速度因被測天然氣流速在聲道上的投影(與之方向相反)而減少。這樣就得出超聲脈沖在順流和逆流方向上的傳播時間:
    t1=L/c+vmcosφ      (1)
    t2=L/c-vmcosφ       (2)
    式中t1一沿聲道順流傳播的超聲脈沖的傳播時間S
    t2一沿聲道逆流傳播的超聲脈沖的傳播時間S
    L一聲道長度,m
    C一被測介質中超聲脈沖的聲速,m/s
    vm一被測介質的流速,m/s
    φ一被測介質流動方向與聲道之間的夾角,rad
    由式(1)、(2),可以推導出被測介質流速的計算式
    vm=L/2cosφ(1/t1-1/t2)         (3)
    由式(3),被測介質中的聲速在式(3)中被消去,說明被測介質的流速與被測介質的性質無關。
     
    2.特點
    天然氣超聲波流量計適用于高壓、大口徑大流量的工況,但對小流量、尤其是拐點流量(ZUI大流量的10%)以下的流量段應慎用。
    ②天然氣超聲波流量計不受氣體流向的影響,能以相同的準確度進行雙向流量計量,無壓力損失,無轉動部件,無過載被損壞的危險,維修量小,自動化程度高。
    ③對同一廠家生產的天然氣超聲波流量計,聲道越多,計量精度越高,性能越可靠。如果其中1條聲道出現故障,流量計會繼續用其他聲道測量,并替換掉故障通道的測量數據。報警器將對故障情況發出報警,但流量計仍可準確運行。
    ④大口徑、多聲道的天然氣超聲波流量計計量精度高(士0.5%),量程比寬,抗干擾能力較強。
    ⑤對于上游無整流器的多聲道天然氣超聲波流量計,它的上游需長10倍管徑的直管段,下游需長5倍管徑的直管段。
    天然氣超聲波流量計的儀表系數可根據管道及聲道等的幾何尺寸計算求得,即可采用干式檢定。
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