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影響氣體超聲波流量計(jì)計(jì)量精度的因素都有這些,你知道嗎

2020-12-11 13:12:42

前言

氣體超聲波流量計(jì)在相關(guān)領(lǐng)域中已經(jīng)獲得了十分成功的應(yīng)用,國外學(xué)者對此進(jìn)行了大量研究。相比較而言,我國對于超聲波流量計(jì)的研究較少,而氣體超聲波流量計(jì)存在信號不穩(wěn)定、信噪比較高等問題,嚴(yán)重制約了其產(chǎn)品化發(fā)展。因此加強(qiáng)對影響氣體超聲波流量計(jì)計(jì)量精度的研究對于豐富理論研究成果具有現(xiàn)實(shí)意義。


1、氣體超聲波流量計(jì)計(jì)量運(yùn)行原理

當(dāng)前,較為常見的超聲波流量計(jì)系統(tǒng)能夠在計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下,直接輸出標(biāo)準(zhǔn)條件下體積量。而氣體超聲波流量計(jì)將天然氣作為基礎(chǔ),通過壓力變送器、在線色譜分析儀等設(shè)備完成計(jì)量工作。相比較傳統(tǒng)設(shè)備而言,這種計(jì)量模式不僅能夠提高工作效率,還能夠?yàn)榭茖W(xué)決策提供依據(jù),該設(shè)備將成為使用領(lǐng)域未來發(fā)展的必然選擇。


2、降低氣體超聲波流量計(jì)量精度的主要因素分析

影響氣體超聲波流量計(jì)量精度因素很多,較為關(guān)鍵的體現(xiàn)在三個方面:

2.1 信號方面

超聲波理想媒介中傳播,不會出現(xiàn)聲波減弱現(xiàn)象,相反,在非理想媒介中傳播過程中,聲波會隨之距離的增加而呈現(xiàn)遞減的趨勢,形成將聲波轉(zhuǎn)換為熱耗散的過程。在研究中能夠發(fā)現(xiàn)引起媒介對聲波吸收的因素較多,主要由粘滯吸收與熱傳導(dǎo)兩部分構(gòu)成。

超聲波流量計(jì)工作是超聲波在不同介質(zhì)與流向中速度差異進(jìn)行的計(jì)量。超聲波在通道中傳播時間是設(shè)備進(jìn)行流量計(jì)算的主要因素。在設(shè)備運(yùn)行過程中,超聲信號對于計(jì)量產(chǎn)生的影響具體表現(xiàn)如下:調(diào)壓閥與節(jié)流裝置產(chǎn)生的噪聲為寬頻噪聲,高頻部分隨著節(jié)流裝置前后壓差和流量增加而增加,進(jìn)而影響超聲信號傳輸,降低計(jì)量準(zhǔn)確性。由此可見,對于計(jì)量精度而言,應(yīng)盡量控制噪聲的產(chǎn)生。

2.2 硬件方面

時差法超聲波流量計(jì)的計(jì)量精度主要是超聲波順逆流的時間計(jì)時精度。

受到換能器信號線的影響,計(jì)量結(jié)果偏低,使得計(jì)量系統(tǒng)無法準(zhǔn)確進(jìn)行計(jì)量。就超聲波流量計(jì)特性而言,流速沿著軸線均勻分布的流態(tài)能夠改善計(jì)量不準(zhǔn)確情況,所以在流量計(jì)上下游位置進(jìn)行調(diào)整,能夠避免由于硬件安裝造成的計(jì)量精度不高問題。

2.3 流場方面

流場作為重要影響因素,雖然當(dāng)流體流速較小時,其沿著直線傳播,但是這種差別仍然不容忽視。在特定條件下,設(shè)備偏移距離與探頭半徑相當(dāng),收到的信號幅值將會被削弱,進(jìn)而影響到計(jì)量精度。

此外,在流量計(jì)運(yùn)行過程中,壓力、溫度測量都是由現(xiàn)場遠(yuǎn)傳儀表完成測量目標(biāo),該數(shù)值直接參與到流量計(jì)算當(dāng)中。就公式來看,獲取的壓力和溫度對于流量計(jì)計(jì)量結(jié)果具有直接影響。壓力與流量之間呈正相關(guān),而溫度與流量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)。受到工作環(huán)境等外界因素的變化,得到的測量結(jié)果也會發(fā)生偏差。綜上所述,氣體超聲波流量計(jì)計(jì)量精度影響因素不僅限于某一方面,要想提高其計(jì)量精度,需要從多個方面入手。


3、提高超聲波流量計(jì)計(jì)量精度有效措施

3.1 重視對設(shè)備的監(jiān)測

氣體超聲波計(jì)量在設(shè)計(jì)之初都設(shè)置了自診斷系統(tǒng),能夠利用計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和判斷,幫助工作人員了解和掌握設(shè)備運(yùn)行實(shí)際情況。因此在具體運(yùn)行過程中,可以對設(shè)備進(jìn)行定期檢查,如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際測得聲速與計(jì)算聲速超過0.2%,應(yīng)采取相應(yīng)措施,對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整,以避免計(jì)量精度低帶來的不便。另外,還可以觀察效率因子,如果出現(xiàn)突變或者高頻率大幅度正負(fù)跳變時,證明流量計(jì)運(yùn)行已經(jīng)存在明顯不穩(wěn)定的情況,且設(shè)備在運(yùn)行過程中,其電壓增益值數(shù)字趨于穩(wěn)定化,且增加幅度不明顯,一旦數(shù)值出現(xiàn)突增情況,表示信號接收強(qiáng)度開始減弱,需要對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化,以獲得較為準(zhǔn)確的計(jì)量精度。

3.2 避免造成的產(chǎn)生

上文提到噪聲對于流量計(jì)計(jì)量精度具有直接影響。因此應(yīng)盡量確保計(jì)量前后閥門全開,促使下游調(diào)節(jié)閥對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于氣體超聲波流量計(jì)上游閥門節(jié)流時,能夠產(chǎn)生人耳聽到和聽不到的聲音,一旦這種聲波的頻率與設(shè)備工作頻率產(chǎn)生共振時,將會降低信噪比,影響到計(jì)量準(zhǔn)確性。而通過閥門全開,能夠有效避免這一問題的出現(xiàn),顯著提高計(jì)量準(zhǔn)確性。

3.3 確保被測介質(zhì)流速均勻性

對于流場問題,應(yīng)盡量保持被測介質(zhì)流速、流量等穩(wěn)定性,并符合流量計(jì)運(yùn)行要求。如果壓力偏低,流體交易發(fā)生流動及轉(zhuǎn)換,在流經(jīng)流量計(jì)時,超聲換能器穿越不同流態(tài)介質(zhì)將會產(chǎn)生誤差,因此保證流場穩(wěn)定是提高流量計(jì)計(jì)量精度的前提。同時還應(yīng)注重對設(shè)備的日常維護(hù)與保養(yǎng),確保設(shè)備始終保持在良好狀態(tài)下運(yùn)行,避免外界因素對流量計(jì)計(jì)量精度產(chǎn)生的消極影響。


4、結(jié)束語

根據(jù)上文所述,氣體超聲波流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)作為一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)備,在促進(jìn)石油領(lǐng)域健康發(fā)展等方面占據(jù)十分重要的位置。為了能夠提高流量計(jì)計(jì)量精度,我們首先要明確影響其精度的各類因素,并從多個方面入手,制定針對性解決方案,減少超聲波噪聲的產(chǎn)生、加強(qiáng)對流量計(jì)設(shè)備運(yùn)行情況的監(jiān)督和測試,及時消除不良影響因素,不斷提高計(jì)量精度,從而促使設(shè)備實(shí)際價值得到有效發(fā)揮。

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