天然气管道超声流量计计量方法研究

气体超声流量计是一种依据超声波在速度分布均匀的气体流场中,进行顺逆流传播时间差流量值计算的方法。由于其具有低压损、高精度和宽量程的优势,被广泛应用于天然气贸易计量场合。但是,在使用超声流量计计算流量时,由于扰流元件、管壁粗糙度等因素导致气体流速不均匀,产生计算误差。根据西气东输管道数据,选择DN500和DN1000这2种管径的管道作为研究对象,根据超声流量计测量处前后管段的流场,分析了单声道单弯头和单声道异面双弯头在不同直径、位置和流量等工况条件下,对超声流量计计量误差的影响,为准确计量天然气大管径超声流量计提供参考。     

置换法气体流量标准装置的设计

气体流量计量是科学计量的一个重要组成部分,针对目前采用的气体流量标准装置对于小流量气体计量准确度低,并且校准费用大,实现高精度的气体流量计检定及校准较为困难等问题,根据流体力学的基本原理,采用液体置换法设计了检测气体流量的标准方法。当液体以一定流量流入标准量器,测出了流入标准容器的液体流量,并与被校流量计的示值进行了比较,从而检测被测气体流量计的精度,同时在制备的样机上进行了试验。研究结果表明,该方法可以使装置的扩展不确定度为0.09%,校准精度达到0.2级,满足设计的要求。该气体流量标准装置具有操作方便、稳定性高、重复性好等优点,特别是在高准确度小流量气体测量方面具有极大的优势。     

三维“Z”形声道气体超声流量计的试验研究

气体超声流量计用于城市燃气管线的用气计量己成为精确计量的趋势。为满足所需的计量精度和稳定性,流量计在设计时须考虑燃气在管道输送中不同雷诺数的流场下线速度的分布规律,设计合理的声道走向结构,减少紊流干扰造成流量计的测量不稳定性。研发了三维"Z"形声道的气体超声流量计,并对公称直径50 mm～200 mm的流量计进行试验,结果表明:三维"Z"形声道气体超声流量计能有效避开管线轴中心线上高流速区域,在流量范围内,用时差法测量气流流速与流过管道内的平均计算流速在一定的雷诺数范围内有恒定函数关系,从而提高气体超声流量计的计量精度和稳定性。     

多通超声波气体流量计的原理及标定

本文简要介绍了多通道超声波速差法气体流量计的原理、性能,及利用调温调湿风洞对直径为D700mm的大口径超声波气体流量计进行喷嘴法标定的原理、过程及测量结果。     

气体质量流量计的校准研究

介绍了气体质量流量计的校准方法、校准装置.对气体质量流量计的计量特性进行了研究,考虑到质量流量计重复性、线性引起的不确定度以及校准装置的标准不确定度得到了质量流量计修正因子测量不确定度的评定.在校准过程中发现气体质量流量计具有较好的重复性及线性,可用于全量程范围内精确测量和控制流量.     

基于超声波流量计的非理想流动粘黏性流体流量测量研究

针对高黏度流体在输送过程中的流动状态容易受到管道变化的影响而降低其流量测量精度的问题,提出了一种利用带遗忘因子的最小二乘法进行积分权重系数优化的方法,以改善超声波流量计测量高黏度流体复杂流型的精度。以T型管和变径管作为阻流件,应用计算流体力学软件FLUENT观察非理想流动下的流型分布,并通过搭建实验装置,分析在阻流件下游10D和20D处以及不同黏度流体下的流动情况。结果表明,相比于传统针对圆管优化的超声波流量计积分方法,该优化算法可以使测量相对误差有效控制在±1.0%范围内。研究结果有助于提高炼油企业中不同物性原油输送过程的检测精度。     

超声波气体流量计检测精度影响因素分析

在天然气的管道运输过程中,提高气体流量测量的精度是提高运输效率、避免安全事故发生的关键技术。利用流体力学仿真（CFD）方法建立组合双弯管及变径管道模型,定量计算修正系数,对双声道超声波流量计结构和安装位置对于管道内气体速度场的影响进行研究。通过仿真得出超声波流量计的最优声道位置,并结合实验验证了仿真结果的可信性。模拟结果表明,双弯管和变径管与超声波流量计的安装位置至少为10D才能保证流体充分流动;通过修正系数随雷诺数的变化情况得出双声道超声波流量计的最优声道位置为距管道截面中心0.25D处。研究结论对于不同性质气体的流量检测同样适用,为工业中气体运输检测精度的提高以及超声波流量计的优化提供了依据。     

大管道气体流量检测仪表

工程中口径大于300mm的管道普遍采用取样原理、插入安装方式，仅测取管道中一点或多点的流速来推算流量的插入式流量计，这类仪表的共同特点是：结构简单、安装维修方便、价格低廉、重复性好，是工控系统中检测大管道气体流量性价比较高的仪表，一般精确度不高，不宜用于需要准确计量的贸易结算。因其原理均为取样性质，所以首先要了解管道内的流速分布，这样才能正确选定检测点的位置及数量。     

超声波流量计反射声道测量精度的数值模拟

为找到天然气输送过程中超声波流量计的误差来源，从气体流速分布角度分析超声波流量计反射声道的测量精度影响，根据工艺流程，建立管道模型，利用计算流体力学方法，获得管道内流场分布，分析了90°弯头和三通下游流速分布情况，以速度分布校正系数（k系数）的变化随雷诺数变化越小的声道测量精度越高作为衡量声道测量精度的方法，在90°弯头下游40D处分析了反射声道类型、声道分布方式以及声道入射角度对声道测量精度的影响。研究结果表明：（1）单反射和三反射的k系数稳定性优于双反射；（2）反射声道分布方式中k系数的稳定性，单反射2、4优于单反射1、3，双反射3优于双反射2、4优于双反射1，三反射2优于三反射1;(3)声道入射角度对单反射2、4和双反射1及三反射2的k系数稳定性几乎无影响，而对双反射2、4影响较明显。结论认为，该研究结果可为反射型超声波流量计的声道提供更合理的选择。     

超声波流量计流体异常诊断与处理方法研究

针对超声波流量计在测量液体流量的过程中,流体的异常状态会极大地影响流量计的测量精度这一问题,提出了一种基于脉宽比和幅值电压检测的方法,以此来监控信号质量,通过对测量系统进行了实时监测并及时诊断异常情况,从而保证超声波流量计的测量精度和可靠性。首先,设计了超声波流量计监测系统,实现对流量计数据的采集、分析与处理等功能;然后,采用脉宽比结合幅值电压监测方法判断了流体异常的类型;利用自适应采样算法的反馈机制调节了测量周期,以适应管道内流体的变化速度;最后,通过流量测量实验,测试了流体内不同气泡状态下脉宽比的变化规律,测量口径为15 mm管道的多个流量点,分析了流体稳态和少量连续气泡状态下传统测量方法与自适应算法测得的数据,对平均相对误差和重复性进行了对比。实验结果表明：异常诊断功能能够判别流体内气泡状态;基于自适应采样算法,超声波流量计在小流量0.1 m³/h～1.5 m³/h区间内平均误差达到1.02%,重复性也达到0.47%,准确度等级达到1.5级。经液体流量标准装置检定,流量计累积流量测量误差降低了60%,重复性提高了80%。研究结果表明：异...     

色谱分析仪在天然气计量中的应用

天然气各组分含量是天然气计量的基础参数,天然气气质的准确分析对天然气计量至关重要。气相色谱法是测量天然气组成最常用的方法,气相色谱法具有选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快等特点。本文介绍了Pro GC-2000天然气色谱仪在绍兴天然气门站输气管道处的成功应用,通过在线色谱仪实时取样分析,得到天然气组成、密度、发热量、沃泊指数、压缩因子等物性参数,并将结果及时输入流量计算机中,实现对天然气流量和能量的及时修正,确保天然气计量准确可靠。本文阐述了色谱分析原理、结果分析方法、天然气计量系统组成和工作原理等。     

一种新型复合式电磁驱动燃气喷射装置的设计与分析

作为国际远洋船舶的主要动力装置,采用加入气体燃料的低速柴油机在实现节能减排方面拥有巨大潜力。燃气喷射装置作为缸内直喷的核心执行机构,对内燃机燃烧品质和热效率有着重要影响。针对现有电磁驱动喷射装置存在的流量小、驱动力弱等不足,提出一种新型复合式电磁驱动燃气喷射装置。首先,针对驱动机构及阀体提出新的设计思路,通过有限元方法分析了驱动机构的电磁特性及阀体流动特性,验证了设计可行性;其次,建立喷射装置的CFD仿真模型,归纳了流量特性规律;最后,建立试验平台,测试了驱动机构的稳/动态特性。仿真与试验结果表明,新型复合式电磁驱动燃气喷射装置具有高效节能、快响应、高精度的动态特性,对缸内预混特性等具有显著的改善效果。     

累积取样系统在城市燃气行业的应用研究

天然气的组成分析需要以取样为基础。目前,基于在线气相色谱仪的直接取样技术,以及基于累积取样系统的间接取样技术,已在国外天然气贸易交接中,获得了广泛应用。本文以北京燃气集团某门站的试验数据为基础,对比了分别采用在线气相色谱仪和累积取样系统分析获得的燃气物性参数。结果表明,通过上述两种方式获得的数据具有高度的一致性。在城市燃气行业,累积取样系统的应用,是对在线取样技术的有效补充。     

薄壁气体辅助注塑件气体穿透过程的研究

基于气体穿透实验技术的研究分析，针对气体辅助注射成形中气体穿透气道的复杂过程，对薄壁气辅注塑件沿圆形截面气道穿透推进并形成模壁表层熔体的充模流动过程进行了研究。通过引入合理的简化和假设，建立了反映充模流动压力梯度、材料性能、表层熔体厚度比、非牛顿指数等影响因素的计算穿透速度和时间的数学方程．对气体注射压力、熔体温度、非牛顿指数影响气体穿透充模过程进行了实例数值模拟研究。结果表明，增大气体注射压力，其气体穿透方向所形成的表层熔体厚度比值也增大，降低熔体注射温度和非牛顿指数会增大气体穿透的壁厚值，其值接近国外试验测定值，也比较符合实际的气辅注射成形工艺结果。     

柴油机废气再循环系统冷却器的数值模拟

柴油机废气再循环(EGR)技术能有效降低NOx有害排放,而EGR冷却器的结构优化是提高冷却器效率,减少NOx排放的有效手段.应用FLUENT软件对柴油机废气再循环系统冷却器的数值模拟,为柴油机废气再循环系统冷却器的设计和优化提供理论依据.     

Ancillary device for flow rate measurement using dye tracer technique

Dye tracer technique is a successful tool for measuring liquid flow in closed conduits and open channels. The technique is based on the continuous injection of a tracer into the flow and on the measurement of the dilution ratio. As one of the requirements, the tracer injection rate must be known and well controlled. A device was designed to obtain this control. Such device implements a volumetric flow measurement technique and provides accurate digital display readout. Experimental results indicate that the apparatus can be used to measure the injection flow rate in a range from 235 to 2000 ml min⁻¹ with a relative error smaller than 1.5% of the reading. Even with these low injection flow, the dilution method can be applied to determine the much higher flow rates typically found in domestic or industrial outfalls as well as in artificial or natural channels. This paper also presents an application of the dilution method to flow rate measurement of an industrial outfall and the uncertainty analysis associated with the obtained values. The results indicate that the main errors of discharge estimation can arise from non-steady state flow conditions, incomplete tracer mixing, uncertainty of tracer concentration and tracer injection rate measurements.     

运用"三元流"技术对煤气鼓风机的增容改造

介绍了“三元流”技术的增容机理,运用“三元流”技术改造后鼓风机可大幅度地提高输气能力,既经济实用又满足了生产要求.     

旋转气流控制激光切割硅钢新技术

针对目前激光切割工艺的缺点,提出采用氧辅助激光切割以降低所需激光切割功率,通过在工件底部加设旋风除渣器,形成旋转气流控制熔渣流向以去除熔渣的激光切割硅钢新技术。采用CO2激光器,对0.5 mm厚度硅钢片进行切割试验,试验结果表明,通过旋转气流主动控制,当气流处于层流状态时,可在较低激光切割功率时获得光滑的精细切口。利用有限元法对工件底部气流状况进行数值模拟,验证了旋转气流的工作规律,能为合理控制熔渣流向提供理论依据。     

流速对半导体气体传感器响应的影响分析

半导体气体传感器被广泛应用在电子鼻系统中用于检测可燃性气体。然而,半导体气体传感器对环境变化非常敏感,从而影响电子鼻识别目标气体浓度的精度。文章通过实验研究了气体流速对传感器响应曲线及特征参数的影响,研究结果表明,流过传感器的流速对传感器的动态响应和稳态响应都有影响。流速越大,传感器的响应时间和恢复时间越短,灵敏度越高,基线电压越小,不同传感器的稳态响应电压受流速的影响趋势不同。流量小于200 sccm时,传感器受流速变化的影响较大,当流量大于500 sccm以后,传感器受流速变化的影响已越来越小。     

Measurement and verification of transient injection flow rate of high pressure natural gas pulse injector

A high-pressure natural gas direct injection engine can achieve lean combustion and diffusion combustion of natural gas, which can reduce the emission level and improve power performance. However, the transient gas injection rate of the injector directly affects the combustion rate. In order to optimize engine performance, it is essential to focus on the technology used to measure the transient injection rate. Therefore, in this study, a method is developed to measure the transient flow rate of a high-pressure natural gas pulse injector. First, experiments were conducted to locate the optimum position for sensor installation, thereby ensuring the quality of the signal. Subsequently, a mass flow meter and schlieren imaging method was used to verify the injection mass and injection start/end timing. Finally, the common working conditions of a certain type of injector are measured. Results indicated that the test error of the cycle injection mass and injection start/end timing did not exceed 4% and 2.1%, respectively. As the injector energizing time increased, the injection rate curve changed from triangle to trapezoid. As the injection pressure increased, the injection start delay time decreased and end delay time increased. Measurement of the main and post injection strategy indicates that the main injection has a significant impact on the injection mass and injection rate curve for post injection. When the interval between the two injections is short, the injection rate curves merge. This increases the injection duration. The total injection mass of the main injection and post injection mass is found to be significantly higher than the sum of the two independent injections.