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超声波流量计是近年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表,国际上天然气贸易计量就是采用超声波流量计。相比传统的涡轮流量计和孔板流量计,超声波流量计在测量天然气、沼气流量中的应用更具优势。

超声波频率高,波长短,衍射不严重,具有良好的定向性且穿透能力强。超声波流量计的基本原理是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传播时传播速度不同引起的时差来计算被测流体速度,因此这种原理又称为“时差法”。

超声波流量计的工作原理

如上图所示,探头1发射信号,信号穿过管壁1、流体、管壁后被另一侧的探头2接收到;在探头1发射信号的同时,探头2也发出同样的信号,经过管壁2、流体、管壁1后被探头1接收到;由于流速的存在使得两时间不等,存在时间差,因此根据时间差便可求得流速,进而得到流量值。

超声波流量计剖析图

超声波流量计具有以下主要优势:

1.高精度,满足低流量测量

超声波流量计的主要优点之一是高精度,不受气体中固体颗粒和液滴的影响,并且可采用多次反射将声程加长。单路径超声波流量计的精度通常在1%至2%的范围内,而通过使用多条路径,它可以达到0.5或更高的精度范围。此外,由于超声波流量计量程比较宽,它非常契合小型沼气工程的“峰谷”特性,能够满足低流量测量。

2.极少的压力损失

压损是天然气输送中存在的主要问题。孔板流量计流体压力损失的主要原因是孔板前后涡流的形成以及流体的沿程摩擦,它使得流体具有的总机械能的一部分不可逆转地变成了热能,消失在流体内。涡轮流量计依赖转子转速来确定流量,当天然气流经涡轮,引起转子旋转,同样会产生压损。

使用超声波流量计,不用在流体中安装测量元件,故不会改变流体的流动状态,不产生附加阻力,仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行,因而极少或无压力损失,是一种理想的节能型流量计。

3.无运动部件

运动部件主要是涡轮流量计的问题,涡轮流量计的转子,包括轴承,都会受到磨损。化学品和污垢在影响轴承的同时,也会影响涡轮流量计的性能。超声波流量计不存在易于磨损的运动部件,可保证长期使用精度不变,与此同时,无运动部件也让超声波流量计具有低维护特性。

4.低维护

无运动部件是超声波流量计低维护的原因之一,另一个因素则与它本身无磨损有关。孔板流量计随着时间推移不断遭受磨损,导致测量准确性劣化。当流体中存在污垢或任何其它杂质,则尤其如此。因此,孔板式流量计需要定期检查磨损,并确定它们是否仍然读数准确。与之相反的,由于超声波流量计不会磨损,并且没有运动部件,维护成本非常低。

5.轻松处理大尺寸管径

超声波流量计可以轻松地适用于大尺寸的管道。事实上,用于天然气流量测量的超声波流量计最适合6英寸及更大的管道。为了测量大管道中的天然气流量,例如203036英寸管道,可能需要不止一个的孔板流量计。在这些情况下,流体有时会被转移到一组较小的管道中,以达到测量的目的。这也是为什么超声波流量计可以代替多达十个孔板流量计。

超声波沼气流量计BF-3000

锐意自控自主研发的超声波沼气流量计BF-3000,巧妙地在流量计中融入了CH4测量功能,实现了沼气流量、成分的同时测量。不仅能够适应国家沼气产品补贴政策,防止鼓空气获取补贴的现象出现,也能够成为沼气工程运行的可靠数据来源,充当沼气工程验收、监督的“金标准”。

由于超声波流量计利用超声波对流体的流量进行测量,其比传统仪表更能适应工业现场的环境,不仅可以测量常规管道流量,还可以测量诸如具有强腐蚀性、放射性、易燃、易爆等特点的流体,因此测量具有高水分和高H2S的沼气自然也不在话下。

17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础,这是流量测量的里程碑。我国开展近代流量测量技术的工作比较晚,早期所需的流量仪表均从国外进口。可以说,超声波流量计的出现是又一个里程碑,它见证了国内涌现的一批科技创新企业,也见证了当今微电子技术和计算机技术的飞跃发展如何极大地推动了流量仪表的更新换代。

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