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影响超声波流量计量准确性的主要因素关联示意图
阅读次数:19   发布时间:2020/5/16 9:39:58
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影响超声波流量计量准确性的主要因素关联示意图

超声波流量计工作不准既与超声 波流量计本体有关,也和压力、温度测量仪表、色谱分析仪以及流量计算机等设备的可靠性有直接关 系。此外,在员工操作、环境影响、设计选型、设备 安装等方面也会一定程度影响超声波流量计量的 准确性,其影响因素复杂多样。超声波计量系统计 量准确性影响因素关联关系如图2所示。

在实际生产应用中,对超声波流量计量准确性 造成较大影响的主要是噪音、天然气杂质、气体组 分分析以及压力、温度测量这四个方面。
1.噪音
天然气输气站场中由于气流速度快,弯头、阀 门等各类阻流管件的存在,会产生一定的噪声,在 计量装置设计和安装的时候已经充分考虑。但是 现场因为工况条件的变化,如流量、压力和温度等, 压缩机不同功率下的噪声震动等不能预见的各类 因素产生的噪声仍然使超声波流量计在现场使用 过程中受到噪声的影响。超声波流量计对降压元 件产生的噪声尤其敏感,甚至有些低噪声阀门比调 压阀对超声波流量计产生的影响还要大,这是因为 采用了低噪声技术的阀门将噪音频率调整至人耳 听力不敏感的高频范围(20 kHz)以上,该频率范 围怡好与超声波流量计超声频率重合,对超声波流 量计造成较大影响。
2.天然气杂质
天然气流过超声波流量计时,水、硫化铁粉末 等杂质逐渐堆积在流量计表体管道内或超声波探 头上,都会影响超声波流量计的准确度,附着在超 声波探头表面的杂质缩短了超声波在管道内的传 输时间,影响了超声波探头的敏感性,同时由于杂 质的附着,计量撬的上游直管段表面粗糙度变化或 整流板堵塞引起气体流态发生变化,从而影响流量 计的准确度和稳定性。实验研究表明:
脏污可对 某些流量计流量输出带来0.3%或更大的偏差。
3.气体组分
根据超声波流量计量系统工况流量与标况流 量的转换公式可知,在天然气贸易计量中需要利用 压缩因子将天然气的工况流量转换为标况流量,而 工况下的压缩因子则需利用气体分析设备,如色谱 分析仪等分析结果计算获得。气体组分检测是否 准确及时,直接影响着超声波计量系统的计量准确 性。在实际生产中,部分场站的气体分析设备未接 入流量计算机,失去了气体分析设备的主要作用, 同时在未配备气体分析设备的场站也存在着气体 组分更新不及时现象,在多气源的计量站,影响更 为明显。实验研究发现:由于输气干线组分变化 造成超声流量计的标准参比条件下体积流量偏差 最高可达0.6%。
4.压力和温度的测量
根据超声波流量计工作原理可知,压力温度测 量是否准确直接关系着标况流量的运算是否准确。 在现实应用中,虽然压力变送器可在其铭牌标明的 工作温度范围内正常工作,但室外裸露环境中的压 力测量值与进行了防晒;さ难沽Ρ渌推鞑饬恐 的差值可高达18〜20kPa。温度变送器在现场应 用中也会出现;ぬ坠苤写嬖诮鹗粼又、沙子等现 象,使测温元件不能及时与天然气达到热平衡,导 致实测温度值偏低,计量结果偏大。因此,保证压 力和温度测量仪表的准确、可靠是确保超声波流量 计计量系统的准确度非常重要的方面。
另外还需要考虑下面几个因素

1、上下游直管段对超声波流量计测量准确度的影响。标定系数K是雷诺数的函数,流体从层流过度到紊流,流速分布不均匀,标定系数K将产生较大的变化,引起测量准确度下降。根据使用要求,超声波流量计换能器应安装在上游直管段为10D,下游直管段为5D的位置,对于上游存在、阀等设备时直管段的长度,要求“距离紊流、震动、热源、噪音源和射线源越远越好”。如果超声波流量计换能器安装位置的上游有泵、阀等设备,要求直管段为30D以上。因此,直管段长度是保证测量准确度的主要因素。

  2、管道参数设备对超声波流量计测量准确度的影响。管道参数设置准确与否,与测量准确度关系密切。如果管道材质及尺寸的设置与实际不相符,将使理论管道流通截面积与实际流通截面积产生误差,导致最终结果不准确。另外,超声波流量计换能器之间的发射间距是根据流体(声速、动力粘度)、管道(材质和尺寸)、换能器的安装方式等各种参数综合运算的结果,换能器的安装距离产生偏差,也会引起大的测量误差。其中管道内经的设置和安装距离对测量准确度影响比较突出。据有关资料显示,若管道内经误差±1%,则引起约±3%的流量误差;若安装距离误差±1mm将产生±1%以内的流量误差?杉,只有正确的设置管道参数,超声波流量计才能安装准确,减少管道参数对测量准确度的影响。

  3、超声波流量计换能器安装位置对测量准确度的影响;荒芷鞯陌沧坝蟹瓷涫胶椭鄙涫搅街址绞。如利用直射式安装声速行程短,可增强信号强度。

  4、耦合剂对测量准确度的影响。为保证和管道充分接触,安装换能器时需要往管道表面均匀的涂一层耦合剂,一般厚度为(2mm—3mm)。将耦合剂内的气泡和颗粒剂出来,使换能器的发射面紧密贴在管壁上。测量循环水的流量计多安装在水井中,环境潮湿,有时会被水淹,如果选用一般的耦合剂,在短时间内便会失效,影响测量准确度。因此,必须选用特制的防水耦合剂,耦合剂应在有效期内使用,一般为18个月。为保证测量准确度,每18个月应该重新安装换能器,并更换耦合剂

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