气体超声流量计的工作原理

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文章来源： 作者：1 点击：345次 时间：2011-11-21 14:01:20

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气体流量计推荐了气体超声流量计的工作原理、干标措施在气体超声流量计标定中的可行性和利用气体超声流量计干标技巧的各个环节及应顺从的几点要求。指出在切实利用中该措施本身也会引起测量的不确定性。

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陕京线是我国现在输送距离最长、管径最大的天然气管道。该管道几个分输站已将气体超声流量计作为天然气的流量计量仪表利用。该仪表从原理上解脱了对流体动能的依靠性，能够测量较低的气体流量，使流量计具有极其宽的量程比，并且在测量中不会引起压力磨损，是比拟志愿的实用性贸易结算计量仪表。

一、气体超声流量计的工作原理

工夫差法超声流量计的工作原理见图1（仅为单声道的流量计，也实用于其他构造，与流量计的声道数无关）。

在流体管道中安装有两个既能发送又能接收超声脉冲的探头a和b，这种安装措施能使一个传感器公布的超声脉冲被另一个传感器接受，从而构成声道。在有流体流动的管道中，超声脉冲顺流散布的速度比倒流快。流体的速度越快，超声顺流和倒流散布的的工夫差越大。各参数之间有如下联系：

（1）

（2）

式中 l——声道长度，m

c——试探条件下的声速，m/s

v——流动介质的速度，m/s

φ——被测介质流动方向的矢量与声道之间的夹角，（o）。

由式（1）和式（2）能够获得被测气体流速：

（3）

式（3）阐明，气体流速的测量与被测气体的性质（压力、温度等）无关。

二、干标法标定气体超声流量计的必需性和可行性

现在，在北美、南美和欧洲以及国内，对用于财务结算计量或贸易输送计量的气体超声流量计，等闲是在测验装置上用规范表与参比表举行比拟来标定的。对于较小的气体超声流量计（口径在300mm以内），利用现有的装置举行标定是比拟切实可行的。但由于较大口径的气体超声流量计已极其普遍，如按惯例措施，让用户将流量计从利用的管道上拆卸下来，运送到标定装置上举行流量标定，开支极其贵重，而且是一个极其费时的过程。

实践验证，干标法对于孔板流量计是可行的。孔板流量计的检定是依据孔板几何尺寸、对孔板安装条件的验证和对二次仪表的验证来估价流量测量的不确定度。孔板流量计未曾可动部件，万一所有的几何尺寸、隶属组件已被察看和标定，其功能就可获知。同样，超声流量计也未曾可动部件，因而能够穿越几何尺寸的察看以及运行个性的察看来确定流量计的功能。

三、气体超声流量计的干标

流量计的干标与流量标定不同，它不是利用规范或参比表来察看流量计的收获（被测气体的体积/参比流量）。万一管道几何尺寸能被察看，而电子单元和探头被测验能准确测量气体流速，穿越这两局部的检定，而能够确定流量的准确度，就可将此过程称为间接检定。但因这个检定的收获必需调剂流量计的组态，因而这过程称为干标。

与孔板流量计的干标措施相相仿，气体超声流量计的干标基础是几何尺寸的标定和散布工夫差等，并利用表格公式或数学表白式产发怒体测量与被测量的联系式。为了确保流量计的功能并供给所举行工作的数据察看追寻，干标的各个环节都定然顺从以下几点要求。

（1）流量计几何尺寸的检定

对于干标，准确检定尺寸公差是一个极其重要的手段。定然测量与超声气体流量计的有关几何参数，以便测定声道的角度和声程（声道的长度）。

（2）电子线路与探头功能的测验

在将电子线路与超声探头装在流量计主体尔后，要举行功能测验，以确保流量计的电子线路组件（信号处理单元（spu）以及全副探头）都能正常工作。

（3）电子线路的组态

在获得准确的尺寸测量收获后，即将对超声流量计举行组态，以习惯加工制造中的任何渺小改变。这些是仅有的组态项目，即对每一个特定的流量计举行调剂（依据尺寸检测报告得出的组态项）。其他的组态项目对于一个给定的流量计口径都是通用的，不会随着流量计的个体而改换。穿越调剂通道长度和角度来琢磨渺小的制造上的改变。等闲地φ声道角为60o。万一机械尺寸未曾准确到千分之几英寸，此夹角将会改换。测量原有尺寸并计算切实的夹角及声程，能改进流量计的准确度。

（4）零流量察看

零流量察看测验指的是当未曾流量时，流量计应无流量指示。若有流量指示，则是伪示值。万一电子线路或探头有计时偏差时，就可能发生伪示值。即便未曾气体流过流量计，仍能检测到探头之间的传输工夫差。对于安装在现场的气体超声流量计，凡是流量计能被隔脱离来，就能举行零流量察看测验。在举行这项测验时，该当极其当心，以避免误解所得的收获，尤其是隔绝阀门的轻微泄露或是由于日光微风吹构成的温度梯度，都会波及测验收获的可靠性。

（5）声速计算

由超声流量计工作原理可知，气体流动对声速值波及不大。假想气体的温度、压力和组分坚持不变，不管流量多少，声速都将坚持相对不变。声程计算中的任何偏差都将波及流量计的准确度。将计算出的理论声速与超声流量计输出的声速举行比拟并用调剂来调剂声程，所得的收获仍是由流量计测得的声速测量值所能到达的最高精度。这么不但收缩了测量