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在相异于校准条件的情况下超声流量计的操作
来源:  作者:本站

1 摘要

现在,用于天然气计量的超声流量计的校准尽可能在流量校准装置上进行。既然几乎所有的这些装置使用天然气流过管线,在通常情况下,就不可能改变影响声速的参数,比如温度、压力、气体组成。当超声流量计使用时这些参数如果相异于校准情况下的数值,校准还能起到作用吗?

为了定量地描述这些参数的变化对超声流量计校准的影响,进行了一系列的仔细控制的校准实验。第一步的实验包括在西南研究院( SwRI )的高压回路中使用压力 2.8MPa ( 400psi )的天然气介质校准一台 200mm ( 8inch )和一台 300mm ( 12inch )的超声流量计。作为附加的参考, 200mm 和 300mm 的涡轮流量计也应用于回路中。然后把流体介质改为氮气,声速变化了 16% ,数值上等效于天然气 4.6 MPa ( 677psi )的压力。

为了进一步试验压力对超声流量计校准的影响,在压力从 1.4MPa ( 200psi )到 7MPa ( 1000psi )的范围内,使用氮气对口径 300mm 的流量计进行了一系列的统计声速测量。测量值表明在这个压力范围内声速的变化在计算值的 0.03% 以内。

此外,对温度和流体介质的变化导致的声速的变化,进行了进一步的实验。用天然气在 21 ℃( 70 ℉ )和 10 ℃( 50 ℉ )进行校准实验,用氮气在 21 ℃( 70 ℉ )和 32 ℃( 90 ℉ )下进行。对每一系列的校准,对比平均校准曲线,得出变化对校准的影响。在满足期望的装置和流量计再现性条件下,超声流量计的校准对声速的变化、温度和压力的变化都没有反应。当用于校准的流体介质从天然气变化到氮气时,观察到的微小的变化是由于对这两种气体使用的状态方程不同。

这些测试结果证明如果超声流量计在一套条件下的校准程序是可行的,在另外的条件下使用也可以,包括用不同的气体介质。

2 引言

用于关联交易的天然气计量用超声流量计的原理是通过测量气体的超声波传播时间。超声波在与流体流向一致时,传播时间要小于逆流时的情况。两种状态下的传播时间差用于计算气体流动的平均速率。实际的体积流量可用下式表示:

这里 K= 流量计的仪表系数 △ T= 传播时间差

T1= 顺流时的传播时间 T2= 逆流时的传播时间

由于这个流量方程式中只包括了流量计的物理学结构尺寸和传播时间,它独立于流动气体中的声速( SOS )。因此,就可以作出假设:气体流速的测定独立于影响气体中声速的因素,比如温度、压力和气体组成。如果这个假设不正确,超声流量计在不同于现场运行条件下的校准的有效性就值得考虑。

首先,对超声流量计气体速度的测定独立于声速,但可能由于下列原因还有一些次要的影响。
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