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。     

阻流条件下双声道超声流量计测量性能实验研究

在水流量标准装置上,换能器采用"V"法夹装方式,针对换能器安装角度、单弯头,下游蝶阀,渐扩管等阻流影响条件下,对双声道超声流量计的误差变化规律进行试验,实验结果表明,换能器安装角度在30°～60°范围的超声流量计的流量误差和重复性优于其它安装角度范围;在没有其它阻流件影响的前提下,安装位置距离上游渐扩段6D以上、单弯头和下游蝶阀等阻流件8D以上的距离,双声道超声流量计的误差在1%以内。     

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%。     

日本石油大流量标定设备

在日本使用石油流量计进行交易的石油产品金额高达数兆日元,石油流量计的正确计量也成为课税金额的重要依据。一般所计量的流量范围多在(1～1000)m3/h之内,其中数百m3/h左右最多。另外,石油分为挥发油(汽油)、煤油、轻油、重油、原油等诸多种类,所使用的流量计多为容积式流量计、涡轮式流量计。一、石油用流量计的标定流量计的准确度受制于安装条件及流动的状况,故为了以高准确度计量流量,需要进行实流标定。所谓实流标定,是对于流量计输入基准流量,再比对基准流量值与流量计的指示值,求出补偿值或调整流量计使流量计指示正确的数值。对于运…     

微喷管内气体流动特性研究

研究旨在提高微型空间推进器和微型气体涡轮机等微器件的性能。采用硅微加工技术在硅片上制作出矩形截面三维收缩扩张微喷管,喉部宽度为16mm,深度为20mm,收缩比为1.6251。实验测量了不同进出口压比条件下微喷管内氮气流量特性。实验设定进出口压比范围为1.0~5.0,由此出口体积流量范围为0~0.2mL/s,出口截面特征雷诺数小于500。基于两种数值模拟方法(有限体积法和Boltzmann气体动力学方法)对微喷管内部流动特性进行了数值模拟。数值模拟结果与实验结果相吻合。数值模拟结果发现几点不同于宏观流动的异常现象随着压比的提高,声速截面逐渐偏离喉部,向下游区移动,并且下游区的流动不断加速。当压比达到5.0时,出口截面中心区域的马赫数达到1.26。沿程压力分布呈现非线性下降的趋势。这些现象主要是由于相比于常规尺度管道,微小尺度下表面效应引起的粘性附面层效应和三维效应更显著。     

气体超声流量计测量原理、标定及维护

本文介绍了多声道气体超声流量计测量原理。结合在线实流检定技术在京邯线的应用中保证了天然气贸易计量的准确性,提出在线实流检定的重要性。并针对气体超声流量计高精度免维护的性能特点,提出超声波气体流量计的推广使用。     

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.     

气体罗茨流量计压力损失的数值模拟

采用计算流体动力学数值模拟软件PumpLinx对口径为50 mm的气体罗茨流量计进行数值模拟研究,考察分析了四种不同流量下气体罗茨流量计内部的压力和速度分布情况。将数值模拟得到的压损值与实验得到的测试值比较,两者的趋势是一致的,误差在一定的范围内。研究表明采用工程软件PumpLinx模拟罗茨流量计内部流动是可行的,模拟结果是可靠的。     

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.     

实验室动态

<正>国家计量院攻克三峡电站计量难题日前,由中国计量科学研究院承担的"水大流量计量与三峡流量计量研究"项目通过验收。该项目着眼于解决水大流量计量的检测问题,在三峡电站多声道超声流量计准确度评估的基础上,建立大口径超声流量计非实流校准方法,可以用于水电站效率     

G2.5超声波燃气表的仿真与实验研究

超声波流量计在中低压燃气测量领域中,由于燃气压力小、流量变化大、流速低等因素会导致其测量精度低.针对以上问题,设计两种不同的基表结构,通过流体动力学仿真计算,获得了两种基表结构在不同流量点的流场分布,通过对超声波传播路径区域的流场速度的大小和分布均匀性分析,确定更为合理的测量管路结构.最后通过设计相关实验,验证了流场仿...     

动量式气体流量计内部流场特性与测量性能研究

采用数值模拟与实验验证相结合的方法,得到了动量式气体流量计内部的流场,分析了流量变化时受力元件阻力系数的变化规律,研究了受力元件的形状、安装误差对测量性能的影响。研究结果表明,动量式流量计的阻力系数在量程范围内有较大变化,必须对阻力系数随雷诺数的关系式予以拟合;长方形受力元件阻力系数的拟合公式计算误差最小,拟合结果与实验数据的最大误差为0.32%,应优先选用;安装误差引起的阻力系数误差不大于0.32%,对测量精度影响较小,动量式流量计适合在线安装。     

时差法超声波流量计流速修正系数的数值模拟

文章利用了计算机数值模拟的方法得出了超声波流量计流速测量的修正系数，这种数值模拟的方法是基于计算流体力学（CFD）软件Fluent上实现的。通过计算在不同的超声波波束直径和不同雷诺系数下流速测量的修正系数，与利用数学分析计算方法得出的结果进行了相应的比较，结果表明，两种方法得出的修正系数具有很好的一致性。因此，对于在更为复杂的测量环境中，流速的修正系数用数值模拟的方法具有很好的辅助作用。     

巴克码激励的超声气体流量测量研究

提出了一种用“编码激励+相关测时”的超声气体流量测量方法。理论分析和数值仿真均表明,相同信噪比条件下,与传统的门限电平法及猝发脉冲激励相关法相比,巴克编码激励相关法的时延估计量方差具有更低的克拉美罗下界。采用标准表法标定实验,在200~1 200 m3/h范围内对比研究了巴克序列二进制相位调制激励相关和猝发脉冲激励相关的超声流量测量性能,前者测得流速的标准偏差和测量误差明显优于后者。     

烟气超声流量计时间测量准确度校准方法研究

大口径气体超声波流量计广泛应用于烟道排放监测和工业控制等领域。超声波流量计的传播时间测量准确度校准是非实流校准的重要环节,通过建立超声波流量计时间测量准确度校准装置,实现对大口径气体超声流量计传播时间的非实流校准。该文首先提出3种不同的超声流量计传播时间校准方法,分析不同方法的影响因素,其次通过改变探头间距离,对不同探头间距时超声波流量计传播时间的测量误差进行校准。试验结果表明:超声波流量计传播时间的测量误差随距离变化,并确定利用标准声速对超声波流量计传播时间进行修正的方法更为准确,测量结果不确定度为0.2%。     

多通道超声波气体流量计的数学模型

在超声波气体流量计的实际测量中,多种不同因素引起流量测量的误差,其中流场分布是引起误差一个很重要的原因。采用多通道流量计可以较好地克服这一影响。但由于流体具有粘滞性,管道截面上不同半径处的流体速度各不相同,所以声通道测量的流体平均流速与实际管道中流体的面平均流速仍存在差异。对多通道超声波气体流量计的数学模型进行了研究,通过理论计算多通道超声流量计各通道的动力校正因子及权系数,由测得的若干超声传播路径上的线平均流速计算得到面平均流速,从而提高流量的测量精度。并将此应用于研制的四通道流量计中,进行了实验验证。     

基于双差压的脉动流测量方法仿真研究

通过对脉动流工况下差压式流量计理论模型进行分析,提出基于双差压测量以消除流量导数项影响的算法,利用FLUENT软件对经典文丘里管内动态流场进行仿真,进而对脉动流量计算方法进行验证.仿真结果表明,利用传统单路压差法计算脉动流量时,由于遗漏流量导数项可产生很大测量误差,最大误差甚至可达-100％;而通过双路差压法计算脉动流...     

基于机器学习算法的超声流量计使用中检验

为保证使用中超声流量计的准确度,基于随机森林算法,建立了超声流量计使用中检验预测分析模型。研究了超声流量计使用中检验程序。首先,获取超声流量计的信号质量数据、流态指标数据、以及计量性能数据;其次,采用随机森林算法对使用中超声流量计的流量偏差进行预测,预测值与真实值的偏差在0.76%以内,分析了影响使用中超声流量计测量准确度的各数据对超声流量计性能的影响程度;最后,对预测模型的不确定度进行分析,其扩展不确定度U=0.92%~0.22%(k=2)。     

纺锤体流量计的流场数值模拟

介绍了一种新型的节流式差压流量计——纺锤体流量计（又名槽道流量计）。数值模拟结果表明,在来流规则或畸变情况下纺锤体等直径段部分均能很好地形成环形槽道流动,使测量重复性和精确度得到大幅提高成为可能;同时,由于完全避免了流动分离,在高雷诺数下的压力损失与所得差压之比可小于孔板流量计的二分之一。实验结果验证了数值模拟的可靠性。