天然气流量计在线校准方法研究

发布时间：2020-08-22 03:55

【摘要】：随着我国节能减排政策持续推进,国内的工业能源结构正经历着深层次的调整。天然气作为一种优质清洁能源,正越来越广泛应用于化工、电力以及生活等领域。对天然气进行准确计量,已成为各行业极其关注的一项工作。目前国内测量天然气的流量计均采用中高压、大口径,大流量的流量计,而此类流量计在国内难以进行周期检定,也难以进行实际介质检定,存在检定费用高及拆装不方便等问题。外夹式超声波流量计作为一种新型流量计,因为具有测量准确度高、稳定性好、维护工作量少、安装方便等优点,正越来越多的应用在天然气流量计量领域。对于如何确保外夹式超声流量计在测量过程中计量稳定和测量数据的准确可靠,国内外开展了大量的研究,并相继出台了相关标准和规程规范。针对目前国内天然气流量计校准现状,本文提出了采用外夹式超声波流量计对天然气流量计在线校准、比对和验证的方法。介绍了超声波流量计的工作原理及兰姆波传感器的工作原理及优势,通过理论与现场试验相结合的方式重点研究了在现场应用过程中诸多影响外夹式超声波流量计计量准确度的因素,并有针对性的提出了解决措施和对策。作为本文重点研究的内容,详细介绍了在线校准过程中噪音对测量的影响,提出了采用特殊材料进行降噪来提高计量准确度的方法。在超声波流量计的使用中,提出了声速检验及距离修正方法。同时对不同压力,不同温度,不同成分的天然气的标况流量计量的准确度做了分析,并根据目前的检测方法,研制天然气流量计温压补偿及自动校准装置。作为一种新型的在线校准方法,本文还详细介绍了其不确定度评定方法。直接使用超声波流量计进行在线校准的方法的相对扩展不确定度为:Urel=0.5%,k=2。采用温压补偿及自动校准装置进行在线校准的方法的相对扩展不确定度为:Urel=0.9%,k=2。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH814
【图文】：

标准装置,组合喷嘴,量值传递,临界流文丘里喷嘴

［4］。移动标准装置的结构原理图见图1-1。图1-1 移动标准装置的结构原理图目前国际、国内常用的一种气体流量量值传递的标准装置为组合喷嘴式流量标准装置，该种形式的标准装置的投入资金不高，工况条件要求较低，可以满足现场在线工作条件。其优点有以下几个方面：（1）组合喷嘴式标准装置选用具有不同尺寸喉径的临界流文丘里喷嘴组合成标准器，按照JJG620--2008《临界流文丘里喷嘴》检定规程规定，喷嘴可以每5年检一次。该种形式的装置量值传递简单方便。（2）组合喷嘴式流量标准装置的扩展不确定度为±0.3％左右，可以满足现场工作流量计的量值传递要求。（3）此种类型装置流量范围切换简便，以喷嘴组合形式设计检定流量。喷嘴流量检定装置基本组成如图1-2所示。

超声信号,传播路径,统计信号处理

外夹式超声气体流量计校准接收到超声信号的有效性、评估测量值的合理性，通过内装的微处理器控制整个测量步骤，利用统计信号处理技术消除干扰信号。图2-1 超声信号传播路径图Vtuptdn

示意图,公式推导,示意图,流速

11图2-2 传播时间差△T图2-3 公式推导示意图由上图可知： = ( × ) = ( × )时间差（实际测量值）： t = 流速：V = 22 × 体积流量：Q=流速管道内横截面积=V A实测声速（根据实际的时间测量值计算）：c = ， = 2 V LP（2-4）（2-3）

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