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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

閱讀:216發(fā)布時(shí)間:2021-12-16

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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