孔板流量計(jì)與超聲波流量計(jì)天然氣測(cè)量誤差對(duì)比分析
孔板流量計(jì)與超聲波流量計(jì)天然氣測(cè)量誤差對(duì)比分析
（一）孔板流量計(jì)計(jì)量誤差分析
差壓式流量計(jì)是利用充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置，流束在節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加、靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生了靜壓力差（或壓差）。流體的流速愈大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的差壓也愈大。這種測(cè)量方法是以流動(dòng)連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關(guān)，例如當(dāng)節(jié)流裝置形式或管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)(密度、粘度)不同時(shí)，在同樣大小的流量下產(chǎn)生的壓差也是不同的。靜壓能轉(zhuǎn)換多少與流通面積改變大小、流體的流速大小和流體密度大小等有關(guān)。即靜動(dòng)壓能的變化量是上述三個(gè)物理量的函數(shù)。 以孔板為節(jié)流元件的差壓式流量計(jì)，是將節(jié)流孔板放置在管道，當(dāng)被測(cè)流體以一定的流速通過(guò)節(jié)流孔板時(shí)，流體的靜壓能將在孔板前后發(fā)生變化，孔板前流體的靜壓能略有增加，孔板后流體的靜壓能將減少，從而在孔板前后出現(xiàn)壓差
（二）超聲波流量計(jì)計(jì)量誤差分析
氣體超聲流量計(jì)是指采用超聲波傳播時(shí)間差法進(jìn)行氣體流量測(cè)量的超聲流量計(jì)。其基本工作原理是：在有流體流動(dòng)的管道中，超聲波脈沖順流傳播的速度要大于逆流傳播時(shí)的速度，即在相同行程內(nèi)，超聲波信號(hào)順流的傳播時(shí)間比在逆流情況下要短，管道內(nèi)流體的流速越大，超聲波順流和逆流傳播的時(shí)間差越大。氣體超聲流量計(jì)就是通過(guò)測(cè)量高頻聲脈沖在管道內(nèi)順、逆流條件下的傳播時(shí)間差（該時(shí)間差與氣體軸向平均流速有關(guān)），從而使用數(shù)值計(jì)算技術(shù)，計(jì)算工作條件下通過(guò)氣體超聲流量計(jì)的氣體軸向平均流速和流量。
時(shí)差法的氣流速度應(yīng)為V=（1/t2—1/t1）*L/（2cosθ）式中t1,t2—氣體中順流和逆流時(shí)的聲傳播時(shí)間； V—沿聲道氣流線平均流速； 根據(jù)比爾蓋爾法確定管道斷面流速修正系數(shù)為 K=v/v1 流量可以簡(jiǎn)單地表示為q=v1*S=（v/K）S 流量測(cè)量誤差源可分為幾何尺寸測(cè)量誤差、時(shí)間測(cè)量誤差和積分演算誤差。其誤差量化分析：
1.幾何尺寸測(cè)量誤差：主要為聲程L、聲道角θ和管道截面 S的誤差。例如，一個(gè)口徑 375mm，聲道角 60 0，聲程886.025mm。各參量的不確定范圍值為：聲道角約±0.05 0，聲程長(zhǎng)度約±0.525mm，管徑約±0.125mm。聲程長(zhǎng)度誤差為±0.06%，2cosθ為±0.15%，截面積 S為±0.06%。按均方根誤差計(jì)算不確定范圍±0.18%。
2.時(shí)間測(cè)量誤差：評(píng)價(jià)時(shí)間誤差：評(píng)價(jià)時(shí)間測(cè)量誤差的方法是超聲波流量計(jì)測(cè)量時(shí)間值和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源進(jìn)行比對(duì)的方法。使用這種方法，不同廠家可根據(jù)產(chǎn)品準(zhǔn)確度要求選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間測(cè)量裝置即可。傳播時(shí)間測(cè)量誤差在口徑 100m以上時(shí)，不超過(guò)±0.05%。
3.積分演算誤差：對(duì)于單聲道不確定范圍估計(jì)在1%，對(duì)于3聲道約為 0.04%，對(duì)于 5聲道約為0.3%。
4.儀表總的不確定范圍：用均方根誤差表示表體總的不確定范圍為±0.31%（5聲道）。這個(gè)數(shù)值與實(shí)流校驗(yàn)設(shè)備所具有的不確定范圍量值相當(dāng)。
（三）孔板流量計(jì)與超聲波流量計(jì)的誤差分析
孔板流量計(jì)采用高級(jí)孔板閥，配套溫度變送器和壓力和差壓變送器。經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用和使用經(jīng)驗(yàn)分析，孔板流量計(jì)的節(jié)流裝置制造偏離、安裝位置偏離、被測(cè)介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)影響、使用過(guò)程中腐蝕、磨損、附著以及直管段長(zhǎng)度不夠等因素帶來(lái)的測(cè)量誤差相對(duì)影響量。目前，孔板流量計(jì)主要采用干檢法對(duì)二次測(cè)量?jī)x表及計(jì)量孔板進(jìn)行不確定度控制。而利用“干檢”幾何測(cè)量法主要是對(duì)孔板、二次儀表及流量計(jì)算機(jī)進(jìn)行一年一次的周檢，來(lái)評(píng)估整套孔板流量計(jì)的系統(tǒng)不確定度，但是不能對(duì)以上因素產(chǎn)生的誤差定性、定量估算，因此，無(wú)法*定量確定整套計(jì)量裝置的總不確定度，對(duì)由此產(chǎn)生的偏差，不能給出合理的、確定的修正系數(shù)。 氣體超聲流量計(jì)沒(méi)有如節(jié)流裝置幾何形狀及尺寸變化影響儀表特性的問(wèn)題，其聲道長(zhǎng)度，聲道角及管道橫截面面積是恒定的參數(shù)；也沒(méi)有引壓管線之類易引起故障的部件，能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件確定儀表系數(shù)并為此長(zhǎng)期穩(wěn)定。尤其是能夠滿足用戶要求天然氣流量計(jì)量系統(tǒng)，必須具有高精度、無(wú)壓損、低能耗、結(jié)實(shí)耐用、維護(hù)少的特點(diǎn)。根據(jù)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的比較，流量計(jì)口徑在 DN200以上時(shí)采用氣體超聲流量計(jì)的設(shè)置方案比較合理。
（四）結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐證明，多聲道氣體超聲流量計(jì)*適用于天然氣貿(mào)易計(jì)量，可有效提高天然氣計(jì)量技術(shù)水平。由于氣體超聲流量計(jì)具有結(jié)實(shí)耐用、量程比寬、無(wú)壓損、標(biāo)定周期較長(zhǎng)、準(zhǔn)確度高、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)，必將在天然氣流量測(cè)量領(lǐng)域得到廣泛使用。
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