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超声波流量计计量偏差剖析

※发布时间:2013-8-31 9:02:50   ※发布作者:平民百姓   ※出自何处: 

   0 引言

    超声波流量计是近代发展起来的一种新型测量流量的仪表,能够丈量高黏度液体、非导电性液体或气体的流量,其丈量流速的原理是:传递的声讯号穿过管道内流动 的介质时,其传递速度受介质流动速度的影响1。20世纪90年代后期,超声波流量计开端在大口径自然气管道上大批利用2;同时,因超声波流量计引起的计量 纠纷也一直呈现。在2006年初的一次计量纠纷中,多超声波流量计计天然气达1035万m3。引起纠纷的流量计量体系为daniel公司出产的采取s600流量计算机进行显示和运算的四声道超声波流量计量系统。

    在纠纷的处置进程中,经检讨铂电阻、压力变送器、超声波流量计等均不存在问题,而流量计算机面板显示气体流速、工况流量、标准体积流量与软件计算流量均错误应。猜忌是在流量计算机上读数不同步或流量在流量计算机内进行过修正造成计进口超声波流量计算数据偏差。于是采取软件读数的方式进行采数,计算流量与流量计算机显示流量基础对应。

    依据以上信息,检查了流量计算机的组态参数,逐项核查流量计算公式,发明daniel流量计算机中对体积流量进行了修正,其中压力修正参数波及到杨氏模量 参数。超声波流量计中杨氏模量参数设置为30kpa,而流量计算机中设置为1930600bar,由此可见,从超声波流量计投用后,计量数据始终存在很大 的偏差。

    1 起因剖析

    1.1 计算机软件检讨

    在事件处置进程中,对流量计算机的组态软件跟全部问题产生的起因进行了具体的剖析。

    在s600流量计算机中,存在着两种文件:

    1)vixworks是组态软件运行的基本,计算等各种功效模块存在其中;

    2)组态软件是在vixworks之上运行的,针对不同现场仪表调用不同计算模块的运行软件。

    在超声流量计与s600流量计算机组成的体系中,流量计算机对流量的计算模块组中,包括超声流量计表体压力膨胀系数的修正计算。而杨氏模量则介入该压力膨胀系数的修正计算。vixworks。便携式超声波流量计非接触式测量方式、体积小、重量轻、携带方便。中有相关的模块,在组态软件中调用相应模块。

    在vixworks04.25以前的版本中,所有输入压力无论其为何种单位,均会被转化为以bar为单位,而后再联合杨氏模量数值进行计算。所以杨氏模量对应的压力单位默以为bar。在组态软件中,杨氏模量的数值设为1930600bar。

    碳钢的杨氏模量数值为2068430bar。经计算比拟,将碳钢的杨氏模量设为不锈钢的杨氏模量,在工作压力为4246.145kpa,管道内径为0.25451562m,管道外径为0.35m的前提下,对超声流量计计量成果的影响为0.00138%,能够疏忽不计。

    在vixworks04.2。流量计指示被测流量和 (或)在选定的时间间隔内流体总量的仪表。5当前的版本中,超声流量计表体压力膨胀系数的修正模块中,修正了上述关联。即当现场选定的压力为kpa,则杨 氏模量数值对应的单位也应为kpa;当现场选定的压力单位为mpa时,则杨氏模量数值对应的单位也应为mpa。假如选定的单位为kpa,杨氏模量数值对应 的单位为bar,则会对计算发生较大影响。

    1.2 杨氏模量对流量计算的影响

    为断定杨氏模量对流量盘算的影响,进行了模仿计算。假设只有杨氏模量数值变更,其它参数不变,进行实践盘算。

    在s600流量计算机中,工况的计算公式为:

   

    式中:qv为经温度、压力修正后的工况流量;v为自然气流速;din为经干标所得的超声流量计表体内径;cp为压力对工况流量的修正系数,由式计算所得;ct为温度对工况流量的修正系数,由式计算所得;mf为校准系数;cf为管道流体流速散布系数。

   

    式中:s为超声流量计表体材质压力膨胀修改系数,由式计算所得;pl为压力;pcal为标定内径时的压力,通常为尺度状况大气压。

   

    式中:e为杨氏模量;dout为超声流量计表体外径;din为干标所得的超声流量计表体内径。

   

    式中:l为超声流量计表体材质所对应的线性温度修正系数;tl为温度;tcal为超声流量计标定内径时的温度,通常为标准状况温度。

    2 计算示例

    2.1 正确杨氏模量数值计算

    以上述超声流量计的工作情形为例,进行计算。

    2.1.1 超声流量计特征参数

    超声流量计表体材质为碳钢,准确的e=206843000,l=0.0000149;

    超声流量计表体内外径分辨为din=0.25451562m,dout=0.35m。

    2.1.2 超声流量计运行参数

    所测气体流速v=16.85m/s;工作压力pl=4246.145kpa;工作温度tl=4.43℃。

    2.1.3 标准状态

    大气压pcal=101.325kpa;温度tcal=20℃。

    2.1.4 其它系数

    π=3.1415926,mf=1.0000,cf=1.0000。

    2.1.5 计算过程

    将相关参数值代入式可得:

   

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