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超声波流量计在管道内气体流量测量中的作用

时间:2024-04-03 10:06:24 点击:212次

在国内包括石油、天然气、页岩气输送、煤炭瓦斯气体管道等能源行业中对管道内的气体流量测量领域,在当今实现碳源的准确跟踪和碳排放在碳计量工作中的精确校准的背景下,对管道内流量的高精度测量,对节约能源和降低生产成本是十分重要的。目前应用最为广泛的监测计量设备有传统的孔板、均速管、皮托管、V型锥、涡街、威力巴流量计和气体超声波流量计等。

其中传统的孔板流量计的优点是结构设计简单、计量稳定,缺点是安装复杂、测量量程范围小、流经孔板流量计的气体受到人为强制变径引起较大的压力损失;均速管和皮托管等流量计几乎无压损、可靠性较高、介质适应性好等优点,但是在测量煤矿钻场单孔小管径、低流速、小流量等特殊情况下就显示出自身的缺点,故近几年正逐步被新型的产品予以取代; 低碳经济的发展对管道内的气体流量计量工作提出了新的标准和要求,其精度高达0.5%,可重复性强、无活动部件、坚固耐用、对较大压力变化不敏感、上下游直管段距离小(上游10D,下游3D),被测流体含有砂、水、泥浆、气泡等多种非常复杂物质,其中所以在管道内气体流量的测量中还存在一些突出的问题需要解决。

于是包括明道法、超声波检测等一些用来测量混有多种杂质的复杂流体的流量进行高精度的新技术新工艺运运而生,利用超声波技术与其他辅助手段相结合,根据被测介质的不同声速来确定其成分;目前该领域的专家、学者和研究人员发现,在气体流量测量问题上,超声波流量计具有非接触式测量、测量精度高、测量范围宽,以及安装、使用、维护方便等突出的优势,非常适用于石油化工、天然气、工业等行业,已成为天然气贸易中最重要的测量仪器。国外进口的多通道超声波气体流量计是解决这一问题的好方法,但是价格昂贵,限制了其在工业中大量的应用。

近年来,我国也开始大力推进气体超声波流量计的发展,并于2001年制定了GB/T 18604—2001《用气体超声流量计测量天然气流量》国家标准,2007年制定了JJG 1030—2007《超声流量计》检定规程,2014 年发布了修改后的GB/T 18604—2014《用气体超声流量计测量天然气流量》国家标准,因此体超声流量计具有巨大的研究价值和广阔的应用前景,已成为流量计领域的研究重点和应用热点。现有国内的超声波流量计用于测量液体的较多,成本相对从国外进口而言较低。液体超声流量计中成熟的信号处理方法根本不适用于气体测量领域,总体的测量性能不高。

气体超声流量计是一种通过提取超声波回波信号中的气体流量信息来计算管道中气体流量的流量计,其测量原理主要分为噪声法、相位差法、频差法和时间差法。新技术流量计一般用于有特定背景的实验室或测试场合,目前典型的新技术流量计有电磁流量计、质量流量计、流体振动流量计和超声波流量计。总的来说,由于国外对气体超声流量计的研究起步较早,有大量的现场数据和研究数据作为支撑,如不同气体在不同压力和温度下的声速,各种工况下的超声衰减等。

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