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氣體超聲波流量計在天然氣測量中的應用
發布時間:2022-01-17 09:06:11

流量測量在化工、冶金、石油 、燃氣、自來水等行業得到了普遍的應用,是工業過程自動化檢測的三大參數之一,在國家的經濟建設、能源調度、居民生活、社會可持續發展中具有極重要的作用。流量測量的準確性和穩定性與社會資源節約、能源利用率以及經濟效益等息息相關,因而世界各國各組織都極為注重流量測量相關技術的發展及應用,投入各種人力、物力等資源來建立相應的標準并加大對新的流量檢測技術和裝置研究力度。

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

近些年來,隨著科技的發展,流量測量技術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性,高精度、非接觸性且能夠自我診斷等特點,在天然氣行業中慢慢興起,逐漸成為氣體貿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、方向性好等優點,可以在各種不同的介質中進行傳播,再加上現代數字信號處理技術和高精度的壓電陶瓷產品的快速發展,超聲波流量計在測量氣體流量的技術方面有了極大的改進,在應用于天然氣測量時,其精度也在慢慢提高,氣體超聲波流量計的研發也在以極快的速度發展起來。

根據流量計測量聲道數量不同,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,流量校準系數不確定性大以及對于復雜流場的適應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,三通管等結構的管道內,其流場會發生劇烈變化,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,因此各研究機構和公司都在進行各種整流器的研制工作。

目前國內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,但是目前國內的研究多集中在單聲道流體超聲波計設計,并且多應用在液體流體的流量測量,與國外水平還有較大的差距,伴隨著國內各種氣體能源行業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,改善管道流體的流場環境,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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