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气体超声波流量计在天然气测量中的应用
发布时间:2022-01-17 09:06:11

流量测量在化工、冶金、石油 、燃气、自来水等行业得到了普遍的应用,是工业过程自动化检测的三大参数之一,在国家的经济建设、能源调度、居民生活、社会可持续发展中具有极重要的作用。流量测量的准确性和稳定性与社会资源节约、能源利用率以及经济效益等息息相关,因而世界各国各组织都极为注重流量测量相关技术的发展及应用,投入各种人力、物力等资源来建立相应的标准并加大对新的流量检测技术和装置研究力度。

现在全球能源问题和环境问题日益严重,世界各国在节约能源,对能源进行有效利用和科学管理的同时,也在努力探索以寻找更多高效且清洁的新能源来代替传统能源,其中作为清洁高效的新能源的代表,天然气的应用越来越深入到人们的生活,在国际能源应用中的比重也在慢慢增加。特别是随着国内“西气东输”工程的进行,国内天然气的应用也是更为普遍,天然气的生产和消费总量都在逐年增加,对于气体流量测量技术的提高也就变得极为重要。

近些年来,随着科技的发展,流量测量技术也得到了快速的进步,测量流量所用到的仪表种类比较多,在气体贸易中超声波流量计、孔板流量计、科氏力式流量计等是较为常用的气体流量计。其中超声波流量计以其具有的高重复性,高精度、非接触性且能够自我诊断等特点,在天然气行业中慢慢兴起,逐渐成为气体贸易中的主要测量仪表。超声波信号具有较高的频率、较短的波长、方向性好等优点,可以在各种不同的介质中进行传播,再加上现代数字信号处理技术和高精度的压电陶瓷产品的快速发展,超声波流量计在测量气体流量的技术方面有了极大的改进,在应用于天然气测量时,其精度也在慢慢提高,气体超声波流量计的研发也在以极快的速度发展起来。

根据流量计测量声道数量不同,超声波流量计分为两种:单声道和多声道流量计,其中多声道超声波流量计测量时能够采集到更多的速度信息,可以对单声道流量计流速分布测量范围小,流量校准系数不确定性大以及对于复杂流场的适应性差等问题加以改善。

但是在实际测量时,超声波气体流量计的测量精度对流场的变化比较敏感,尤其是在安装有弯管,阀门,三通管等结构的管道内,其流场会发生剧烈变化,从而引起较大的测量误差。为了解决这个问题,研究人员提出两种解决方法:一种是在流量计的前端加装足够距离的长直管段;另一种是加装整流器。由于加装长直管段对于空间和成本的要求太高,而加装整流器则是能在改善流场的情况下,对空间和成本的需求也不大,因此各研究机构和公司都在进行各种整流器的研制工作。

目前国内很多高校和仪器仪表公司都在进行气体超声波流量计的研究,并且研制出一批高精度超声波流量计,但是目前国内的研究多集中在单声道流体超声波计设计,并且多应用在液体流体的流量测量,与国外水平还有较大的差距,伴随着国内各种气体能源行业对气体流量计的需求量的增加,研究气体超声波流量检测技术,改善管道流体的流场环境,对高精度气体超声波流量计的研制具有重大意义。