气体流量计生产厂家

24小时在线服务
当前位置:2019亚洲杯下注 > 选型手册 >

多通道超声波气体流量计的原理及标定

时间:2018/08/04来源:未知

摘要 本文简要先容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。
Abstract  The principles and charact eri stics of the multi pat h ult raso ni c gas f low met er usi ng v elocit y deferencem eth od are i nt rod uced. A nd th e p ri nci ples, st eps and resu lt s o f cali b ra tion u sing wi nd t u nn el fo r th e u lt raso nicg as flo wm eter wi th la rg e diamet er t u be ( D7 00mm ) are als o presen ted i n th is pa per.

1、引言:
  对超声波流量计的研究已有近 30年的历史 ,由于技术条件的限制 ,以前人们研究的主要是超声波液体流量计。 90年代以来 ,随着科学技术特别是电子技术及传感器技术的发展 ,超声波气体流量计才日益受到人们的重视 ,并开始逐步走向实用化、广泛化。
  多通道超声波速差法气体流量计采用声速差法 ,通过测量超声波沿气流顺向及逆向传播的声速差 ,测量各种口径管道内稳态或脉动气流的双向流速、流量。具有测量快速、对气体无流阻、无压力损失、量程宽、测量结果不受气体声速随成分、压力、温度变化的影响、对大管径及脉动气流也能进行正确测量等优点 ,解决了目前大口径大流量气体缺乏、便捷计量手段的难题[1 ]。

2、多通道超声波速差法气体流量计的原理:
  采用超声检测技术 ,通过测量超声波沿气流顺向和逆向传播的声速差、压力和温度 ,算出气体流速及标准状态下气体的流量。 其原理如图 1所示;
  图中 ,假设管道内径为 D,两换能器间的超声传播距离为 L,超声传播方向与轴线之间的夹角为 θ,则管道内换算成标准工况下的气体流量 Q可表示为:
图 1 流量计原理图

图 1 流量计原理图
计算公式

  式中 , t1、 t2 分别为超声波顺向传播声时和逆向传播声时 ,τ1、τ2 分别为超声顺向传播和逆向传播时电路、电缆及换能器等产生的声延时 , P、 T分别为管道中实测的气体压力和温度 , P0、 T0 分别为标准工况下气体的压力和温度。
  在实际应用中 ,流量计采用了多声道的方法来消除流速分布不均匀的影响。流量计由于采用了获得发明专利的“随机地多次测量时间间隔后平均”、“过零电平检测”、“提高超声发射接收能力”、“尽可能高的时标频率”及多通道等技术措施 ,从而大大提高了仪器的测时及流量测试精度。

3、超声波流量计的静态试验:
  为了检验多通道超声波流量计的稳定性 ,在安装换能器的超声标准测量短截两端密封 (即气体零流速 )的情况下进行了为期 7天的静态稳定性试验。7天内流量计的流速测量显示平均值: 0. 00 20m /s ,标准误差: ± 0. 0017m /s ,流速***大值: 0. 0021m /s,流速***小值: - 0. 0060m /s。

4、超声波流量计的动态标定:
  采用与标准长颈喷嘴串接标定的方法。
4. 1、长颈喷嘴流量测量装置:
  长颈喷嘴流量测量装置如图 2所示。 当气体在管道中流动而进入喷嘴时 ,由于流通面积缩小 ,流线束产生局部收缩 ,流速加快。其结果导致静压的降低。因而在喷嘴前后产生了静压差 ,这个静压差与气体流速有关 ,通过测量此静压差可以求出流量。
图 2 长颈喷嘴法流量测量装置示意图
图 2 长颈喷嘴法流量测量装置示意图
  实验中 ,考虑到喷嘴流速太低时雷诺数太小 ,气体不为紊流状态 ,流速太高时 ,空气又有压缩性 ,因此喷嘴流速不能太低也不能太高。 实验中喷嘴喉部流速基本限制在 15~ 36米 /秒之间。 此时 ,通过分析 ,长颈喷嘴流量测量装置的流量测试精度为± 0. 6%[3 ]。

4. 2、长颈喷嘴法流量标定系统装置:
  系统框图如图 3所示。
图 3 长颈喷嘴法流量标定系统示意图

图 3 长颈喷嘴法流量标定系统示意图
  图中 ,风机由变频调速电机驱动 ,通过变频调节电机转速或喷嘴打开的个数可以调节流量。 喷嘴隔板上共有 6个直径为 D130mm的长颈喷嘴 ,由于喷嘴流速限制在 15~ 36 米 /秒之间 ,因此风量范围为 700~1000 0米3/小时 ,对于 D7 00mm 管道 ,折算到管道内的流速范围为 0. 5~ 7. 0米 /秒左右。
  在喷嘴测量段 ,喷嘴隔板前后的静压差由同济大学声学所自行研制的 YC- 2型数字化超声波微压差计测量 ,其测量精度经北京中国计量科学研究院标定 ,在 0~ 500mm水柱范围内为± 0. 03% 。

5、长颈喷嘴法标定结果:
  在管道内流速分别为 0. 5、 1. 0、 2. 0、 3. 0、 4. 0、5. 0、 6. 0、 7. 0m /s的情况下 ,对超声波气体流量计进行了正反向流速下的 5次重复标定实验。不同流速下用长颈喷嘴及超声流量计多次重复测量的结果如表 1所示。
表 1 长颈喷嘴及流量计多次重复测量结果比较表
表 1 长颈喷嘴及流量计多次重复测量结果比较表
  从表 1可以看出 ,超声波气体流量计的重复性很好 ,在不作任何修正的情况下 , - 7. 0~ 7. 0m /s流速范围内 16个流速测量点的超声实测流量和标准喷嘴流量的偏差在 0~ + 1. 6% 之间 ,标准误差小于 0. 8%。 若根据标定结果对流量计进行修正 ,误差在± 0. 8%以内。

6、结论:
  由超声波气体流量计的静态标定及喷嘴法动态标定的实验结果表明: 超声波气体流量计的稳定性、重复性均很好 ,有巨大的应用前景。

常见问题
资料查询
价格咨询
江苏华云仪表有限企业
销售电话:0517-86996066
企业传真:0517-86883033
手 机:18915186518
E-mail:[email protected]
企业地址:江苏省淮安市金湖县工业园同泰大道99号
XML 地图 | Sitemap 地图