超聲氣體流量計(jì)的構(gòu)成原理

超聲氣體流量計(jì)由流量換能器和控制器組成，標(biāo)準(zhǔn)管段式超聲氣體流量計(jì)通常還有一副帶球閥的套筒，供換能器安裝和檢修。高精確度的氣體流量計(jì)所采用的聲道布置通常采用平行對稱布置和交叉反射布置。要考慮自動消除氣渦流的影響問題。 換能器的安裝均采用插入式，工作頻率一般選擇在60~120khz之間。用于可燃?xì)怏w應(yīng)考慮防爆。 控制器工作原理方柜圖，如圖6.20所示。換能器交替發(fā)射和接收聲脈沖，一般每秒20~60次，信號經(jīng)放大、運(yùn)算、補(bǔ)償后，輸出數(shù)字和模擬信號。

流量測量的主要任務(wù)有兩類:一是為流體物資貿(mào)易核算儲運(yùn)管理和污水廢氣排放控制的總量計(jì)量，二是為流程工業(yè)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低成本以及環(huán)境保護(hù)等進(jìn)行必要的流量檢測和控制。隨著社會迅速發(fā)展，在流程工業(yè)中檢測和控制溫度、流量、壓力、物位和成分分析等參數(shù)儀表中，氣體流量儀表占很大的比。 重近年來，隨著西氣東輸管道工程全面啟動，在天然氣生產(chǎn)、輸送、交易、分配和使用過程中，由于供需雙方經(jīng)濟(jì)利益或用戶為謀取最佳使用效果，尤其是對于大口徑氣體流量測量提出了新要求。為了適應(yīng)氣體流量測量不斷提高的標(biāo)準(zhǔn)，將超聲波技術(shù)應(yīng)用到氣體流量的檢測中一種新型流量計(jì)……超聲波氣體流量計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。 20世紀(jì)70年代中期歐、美、已先后研制成功超聲氣體流量計(jì)，但并不成熟。至90年代中后期則出現(xiàn)較完善和成熟的產(chǎn)品。由于使用了高新技術(shù)，流量計(jì)已能測量微小時差，分辨率已達(dá)1mm/s，已能測量小流量，以及雙向氣體流量。在工程應(yīng)用和國際天然氣貿(mào)易中，大有取代傳統(tǒng)儀表的趨勢。在巨大商機(jī)驅(qū)使下，各國生產(chǎn)廠商紛紛投入巨資爭先開發(fā)超聲氣體流量計(jì)。我國天然氣"西氣東輸"工程，就采用了超聲氣體流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。

準(zhǔn)確確度±/% 0.5 分辨率/mm·s-1 ≤1 流速范圍/ m·s-1 -30~+30 溫度范圍/℃ -20~+60 壓力/mpa 1.6~10 管徑/mm 100~1600

1.準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好、抗干擾能力較強(qiáng)。 2.可精確測量脈動流。 3.雙向流量計(jì)量。 4.量程比寬。 5.無可動部件，無壓力損失，維護(hù)量小。 6.換能器更換可在帶壓條件下進(jìn)行。 7.在使用現(xiàn)場可以干法校驗(yàn)。

超聲氣體流量計(jì)按實(shí)際用途基本上分為兩類:一類用于氣體流量測量;另一類用做氣體流量標(biāo)定裝置或貿(mào)易計(jì)量。前者通常在使用的現(xiàn)場，將輸氣管打孔進(jìn)行安裝;后者均為標(biāo)準(zhǔn)管段式。具體用途:氣體貿(mào)易交接計(jì)量;校驗(yàn)一般氣體流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)表。 超聲氣體流量計(jì)所測氣體基本上是天然氣、空氣兩種。天然氣是一種混合氣體，主要成分是甲烷(占95%以上)、乙烷、丙烷、n2、co2等氣體。15℃時聲速在420m/s左右。其聲速與組分、壓力、密度、溫度有關(guān)，所以要考慮不同組分的壓縮系數(shù)和溫度壓力修正。 超聲氣體流量計(jì)安裝位置要有足夠直管段才能保證測量的準(zhǔn)確度。管道內(nèi)的顆粒物和液滴若附著在換能器輻射面上，將會影響聲脈沖的傳播，甚至使流量計(jì)不能工作。

超聲波氣體流量計(jì)利用超聲波傳播的聲速差原理，即通過測量超聲波氣流順向和逆向傳播的聲速差算出氣體的流速和流量。流量計(jì)還可以采集現(xiàn)場壓力和溫度，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下流速和流量。設(shè)計(jì)生產(chǎn)和檢定標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18604-2001。

1. 超聲波氣體流量計(jì)的安裝需要遠(yuǎn)離噪聲干擾源，比如蝶閥或者減壓閥等在大流速情況下會產(chǎn)生很強(qiáng)的超聲波噪聲可能會影響儀表的測量精度，安裝位置應(yīng)距離最少50D。如果空間限制，可使用我們提供的專用消音器。

2.如果氣體中含有油、水分、灰塵等雜質(zhì)需要在上游側(cè)加裝分離器。

準(zhǔn)確測量燃?xì)饬髁烤哂惺种匾囊饬x。為保證測量的準(zhǔn)確性，任何流量計(jì)在使用一段時間后，都需要進(jìn)行調(diào)整或校正。本實(shí)驗(yàn)利用標(biāo)準(zhǔn)量瓶檢查濕式氣體流量計(jì)讀數(shù)是否正確，并求出濕式氣體流量計(jì)的體積修正系數(shù)，以備測量燃?xì)饬髁繒r使用。

要求掌握測試方法，并能熟練進(jìn)行操作。

通常利用一個標(biāo)準(zhǔn)的量瓶來進(jìn)行濕式氣體流量計(jì)的校正。標(biāo)準(zhǔn)量瓶的容積，在其刻度Ⅰ~Ⅱ之間正好為1升。將該容積內(nèi)的氣體通入濕式氣體流量計(jì)，若流量計(jì)的指針亦轉(zhuǎn)1升，則流量計(jì)讀數(shù)正確，否則應(yīng)對流量計(jì)進(jìn)行調(diào)整或校正。

測試步驟如下：

1、按要求調(diào)整好濕式氣體流量計(jì)（將濕式氣體流量計(jì)灌入適量水，并進(jìn)行調(diào)平）。

2、參照濕式流量計(jì)校正系統(tǒng)圖，將標(biāo)準(zhǔn)量瓶、水杯與濕式氣體流量計(jì)連接起來，并在水杯中加入一定量的水。

3、打開旋塞5，旋轉(zhuǎn)旋塞6，使標(biāo)準(zhǔn)量瓶內(nèi)空氣通入流量計(jì)內(nèi)，當(dāng)流量計(jì)指針正好指到整數(shù)值時，旋轉(zhuǎn)旋塞6使標(biāo)準(zhǔn)量瓶內(nèi)空氣與大氣相通。

4、放低水杯位置，使水面下降，當(dāng)水面下降到刻度Ⅱ時，關(guān)閉旋塞5，使水面停止在刻度Ⅱ上。將水杯放回支架4的上面。

5、旋轉(zhuǎn)旋塞6，使標(biāo)準(zhǔn)量瓶內(nèi)的空氣與流量計(jì)相通，打開旋塞5后，瓶內(nèi)空氣再次流入流量計(jì)中。當(dāng)水面上升至刻度Ⅰ時，關(guān)閉旋塞5。讀取流量計(jì)讀數(shù)，填入記錄表內(nèi)。

6、重復(fù)上述3、4、5，讀取流量計(jì)讀數(shù)，填入記錄表內(nèi)。直至流量計(jì)指針轉(zhuǎn)過1整圈。

如果發(fā)現(xiàn)流量計(jì)的讀數(shù)總是低于（或高于）標(biāo)準(zhǔn)量瓶的體積，則說明濕式氣體流量計(jì)內(nèi)水位較低（或較高），可通過加水（或減水）進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果發(fā)現(xiàn)流量計(jì)的讀數(shù)有時低于標(biāo)準(zhǔn)量瓶的體積，有時又高于標(biāo)準(zhǔn)量瓶的體積，則說明葉輪不均勻，此時應(yīng)求出校正系數(shù)，并畫出校正曲線，以備測量時使用。