时差式超声流量计单声道结构分析

单声道时差式超声流量计是流量测量重要仪器之一,其声道结构直接影响流量计测量准确性。该文从流量计基本工作原理入手,分析流量测量性能影响因素,对平面内管内反射式、平面内管壁反射式、正三角投影的立体空间3种代表性单声道类型结构与性能特点进行对比,指出通过增加反射次数来增长声道长度是单声道结构发展的普遍手段,而立体空间声道结构可灵活多变,且性能优越性好,是声道结构发展的重要方向。     

基于双声道的低压超声气体流量计数据融合方法

针对双声道的超声流量测量计测量低压中小管径流量时,超声波信号在低压气体中衰减大、信噪比低,导致某一声道的测量数据产生较大误差或错误,从而降低超声气体流量计测量的准确性和稳定性的问题,提出了一种时差法的双声道超声流量计数据融合方法。该方法首先对单一声道的时差数据进行粗大误差剔除和流量计算后,然后对数据进行预估处理获得流量状态,最后采用改进的卡尔曼融合方法计算管道内的平均流量,从而实现双声道气体超声流量计的数据融合和故障的判断。实验证明该方法的测量相对误差和重复性分别为-0.58%和0.21%。     

超声流量计系统延时检定方法研究

非实流校准是针对大口径超声流量计的检定和校准技术.本文详细描述了用于超声流量计时间测量准确度检定的设备原理及温度修正方法.通过使用不同声道距离的检定数据验证了本检定方法测量数据的一致性.将超声流量计设置产生1000ns的系统延时,并使用检定装置对设置延时前后的超声流量计进行检定,得到延时差与设置延时量非常吻合,验证了本检定方法的准确性.     

单声道超声流量计在双弯管流场中的适应性研究

针对非理想流场对超声流量检测的影响,研究直射式和折射式单声道布置方式在双弯管流场下的测量误差.通过理论误差的分析,计算出不同的声道布置方式和安装角度下的误差-角度关系.结果表明,直射式安装方式均有测量误差为零的安装角度,而折射式安装则始终存在正向偏差.所以采用径式安装的直射式声道布置在测量精度上优于其它布置方案.     

超声流量计时间测量准确度评估

对两台DN1000口径的18声路超声流量计的时间测量误差大小、检测方法和误差来源进行了深入分析。通过对比实测超声传播时间和理论传播时间的方式得到流量计时间测量误差。研究表明流量计的时间测量相对误差为声速测量相对误差的相反数,流量计声速测量误差可以作为其时间测量误差的直观检验方法。通过声速测量重复性实验和探头位置互换实验对流量计时间测量误差的来源进行了深入分析,实验结果表明计时系统测量误差和探头声楔内延时是时间测量误差的主要贡献因素。     

超声测流装置的实验室测试与优化

为提高大口径管道流量在线校准的准确度,建立了一套多声道超声测流装置,对其现场探头定位安装及几何测量方法进行了优化,并在研究流量计算模型的基础上进行了不同探头插入状态的实验室测试。在DN400的管道上安装交叉4声道超声探头,测试了3种探头插入状态,通过分析流量测量误差来得到最优化方案。实验表明,探头插入状态显著影响装置流量测量误差,随着插入深度的增加流量测量结果逐渐增大,但即使全突状态流量依然偏小;3种状态中全缩线性较好,经过系数修正后,全缩状态下超声测流装置计量准确性最高,达到0.2级;超声测流装置经过实验室测试与优化,可以满足1.0级大口径管道流量在线校准的要求。     

6 种典型流场中超声流量计校准系数随企业污染源烟气排放量变化研究

采用计算流体力学方法,对6种典型流场中超声流量计校准系数随企业污染源烟气不同流速变化的规律进行研究。分析不同负荷下超声流量计校准系数相对标准偏差在不同声道角度、管道直径、声道布置形式、上游直管段长度、管道形式时的变化规律。通过国家烟道流量计量标准装置进行实验验证,验证结果表明:不同负荷下校准系数相对标准偏差均未超过1%,且可以通过单负荷校准实现对烟道超声流量计的校准。     

影响便携式超声流量计测量准确度的试验研究

便携式超声流量计可从管道外侧方便地测量流量,具有无压损,测量范围宽等特点,但流量计换能器的安装及参数设置直接影响测量结果的准确性.本文以美国GE公司的PT878型便携式超声流量计为例,通过实流试验开展了探头安装位置、管道周长、管道壁厚对超声流量计测量结果准确度的影响研究,并提出了便携式超声流量计安装过程中的注意事项,为保证流量测量的准确性提供了技术支持.     

三声道燃油超声波流量计内部流场数值研究

针对三声道燃油超声波流量计圆截面多弯曲管道,基于不可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程建立流量计管道内计算流体动力学仿真模型。使用重整化群k-ε湍流模型、有限容积法和结构化网络进行离散化,并在近壁区采用标准的壁面函数法修正,完成对三声道燃油超声波流量计的管道内部湍流的数值模拟。数值研究结果表明,在8种不同进口速度条件下,3个声道的流场沿中心线均是不均匀分布;H-H声道流场变化最大,P-P声道流场最平稳;P-P声道测量精度最好,而H-H声道测量精度最差。     

JJF 1358—2012在引额济乌工程中的应用探讨

JJF 1358—2012《非实流法校准DN1000~DN15000液体超声流量计校准规范》提出了非实流校准大口径液体超声流量计的方法,应用于引额济乌工程中接触式双声道超声流量计的安装工作中。采用经纬仪测量管道内直径,使用全站仪对测量结果进行核查并计算出管道圆柱度,再次使用全站仪测量换能器安装位置,安装完成后测量声道长度和角度,以便对流量计进行参数设置。实验得到测流断面内直径为3 010 mm,两条声道长度分别为3 643 mm、3 648 mm,对应声道角分别为44.218 4°、44.074 6°,最后对体积流量的不确定度进行评定,其结果为Urel=1.5%(k=2)。     

多声道超声流量计在双弯管流场中的适应性研究

通过单声道误差计算公式和误差统计权重系数的分析，得到多声道超声流量测量的误差计算公式，针对双弯管流场状况，计算对角式和平行式的多声道布置方式在不同安装角度下的误差一角度关系。结果表明，每一种布置方式均有理论测量误差较小的安装角度，但在精度要求较高时，应采用对角式的声道布置方案。     

基于激光跟踪仪的超声流量计几何参数实测方法

针对需要现场安装的大口径超声流量计的几何参数外部测量问题,建立了基于激光跟踪仪的大口径超声流量计几何参数测量方法。利用跟踪仪在管道外部测量管段壁面和超声探头的三维特征,并通过三维建模工具获得管段和探头的相对位置关系,进而计算得到流量计几何参数。结合现场测量案例,评估了内径、声道长度、声道角、声道高度等参数对流量不确定度的贡献。该方法不仅解决了管道外部几何参数实测问题,而且能将不确定度水平控制在0.2%左右。与跟踪仪实测值相比,几何参数厂家设置值存在一定的差异,建议厂家和用户给予几何参数实测更多的关注。     

超声流量计在单弯管流场中的适应性研究

通过单声道误差计算公式和误差统计权重系数的分析,得到不同声道超声流量测量的误差计算公式,针对单弯管流场状况,计算直射式和折射式单声道布置方式及对角式和平行式的多声道布置方式在不同安装角度下的误差一角度关系.结果表明,对角式的多声道布局具有最佳的表现,这和流场的特殊性以及对角式声道布置方式的声道互补特性有很大的关系.     

三峡工程超声流量计的测量准确度评估

采用模型实验与模拟计算相结合的研究方法,评估了三峡电站安装的超声流量计的准确度.搭建了比尺为1:24的模型管路,实验结果表明三峡特殊流场将使流量计示值偏高0.3%左右;模型数值模拟分析结果与实验结果一致性很好.分析了实验结果的不确定度和流量计基本性能,流量计准确度优于1%,流量计满足三峡电站流量测量要求.     

单声道超声流量计在单弯管流场中的适应性研究

针对非理想流场对超声流量检测的影响,研究直射式和折射式单声道布置方式在单弯管流场下的测量误差.通过理论误差的分析,计算出不同的声道布置方式和安装角度下的误差-角度关系.通过误差-角度关系曲线可以看出,每一种安装方式都有理论测量误差为零的安装角度,所以在精度要求不高时,采用直射式径向布置方案即可,但应合理选择声道安装角度.在精度要求较高时,则应采用折射式的布置方案.     

复杂流场对三峡超声流量计准确度影响的CFD分析

三峡工程是世界上最大的水利枢纽工程,在其右岸部分机组安装了超声流量计来检测机组效率.由于现场安装条件的限制,超声流量计安装在压力钢管的末端,前后几乎没有直管段,复杂流场对流量计准确度将产生一定的影响.利用FLUENT计算了三峡压力管道中的流场,评估了流场相关的流量计误差,并分析了不同流量计配置的影响,可为类似情况流量计的选型提供参考.此外,考虑实际流量算法的差异,对误差评估结果的可靠性进行了分析.     

复杂流场中孔板流量计测量多组分流体实用模型推导与不确定度分析

各类气体中存在工业煤气组分和现场工况复杂等问题,实现准确计量难度较大。本文以高炉煤气为研究方向,探究复杂流场环境中,孔板流量计为代表的差压式流量计测量多组分流体体积流量的实用测量模型与不确定度评定方法。该研究成果可为后续常规流体和简单流场的研究提供参考。     

多种超声流量计对气液两相流流量计量的试验研究

超声流量计广泛应用于生活供排水、农业灌溉、工业生产等领域流体流量的计量。受实际工况影响,管道内流体的流态呈现复杂多变的特点,根据具体工况准确选择流量计对保证测量结果精度、流量计更换频率具有重要影响。针对实际工况中常出现的气液两相流流态下的流量精确测量问题,通过对单声道反射式、外夹式、三声道超声流量计在该流态状态下5个典型流量值附近进行测量,将检测量值同称重法流量标准装置测量值进行对比,实现各流量计计量特性评估。试验结果表明:不同类型的流量计有着不同的使用条件和范围,对其在实际工程中的应用具有重要的指导意义,为用户使用流量计选型提供参考依据。     

基于Kalman滤波的气体超声波流量计融合方法

针对气体超声波流量计中多个声道获得的多个流量结果如何融合的问题,提出了基于Kalman滤波的融合方法。把多声道气体超声波流量计看成是若干个单声道流量计的组合,根据每个声道计算结果的统计规律,自动地调整每个声道的流量结果在最终输出中的权重系数,在消耗较小的计算资源情况下,实现对流量结果中异常值的判断和处理,使流量输出更加稳定。在以DSP和FPGA为核心的气体超声流量计信号处理系统上实时实现算法,并进行实流实验。实验结果验证了方法的有效性。     

足够长度直管段条件下液体流量装置中管道流速分布研究

足够长度的直管段能够在一定程度上实现管道流速的均匀分布,但实际效果如何却尚无结论.用一台5声道插入式超声流量计在具有足够长度直管段的液体流量标准装置上进行测试,得到不同流速条件下管道截面各高度的流速数据.分析得出,管道截面上的流速分布并不是均匀的,管道中间流速最大,向边缘逐渐降低,但并非呈对称分布;高流速时管道截面流速分布基本对称,低流速时出现了管道截面下部流速大于中间流速的现象.由此说明,液体流量装置通过设计足够长度的前后直管段无法实现管道中流速均匀分布或完全对称的目的 ,速度式流量计对于管道流速的测量需要更加复杂的测试和计算.