大口径气体超声流量计声道布置形式探讨

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1、2010年全国流量测量学术交流会论文集大口径气体超声流量计声道布置形式探讨邱亿忠(上海维思仪器仪表有限公司,上海201614）摘　要本文对上海维思仪器仪表有限公司（WEISI）研发大口径多声道气体超声流量计（GUSF）过程中，对流量计各种声道的布置形式进行对比中国流量仪表网，并提出目前适合大口径管道用的GUSF的声道布置方式及优缺点；并且列举应用实验数据加以说明。关键词气体超声流量计；大口径多声道；声道布置形式；设计方案验证Largediametermultiple-pathsGasUltrasonicFlowmeteracoustic-pathlay

2、outformdiscussionQiuYizhong(ShanghaiWEISIinstrumentCo.,Ltd,Shanghai201614)Abstract:ThispaperpresentstoShanghaiWEISIInstrumentCo.,Ltd.(WEISI)R&Doflargediametermultiple-pathsGasUltrasonicflowmeter(GUSF)process,ontheflowmeterlayoutofthevariousacoustic-patharecompared,Andbringsupatp

3、resentadapttolargediameterpipeuse‘sGUSFtheacoustic-pathlayoutandtheadvantagesanddisadvantages;Andillustratesproceedtoexperimentdataverification.Keyword:GUSF;LargediameterMultiple-paths;Acoustic-pathLayout;Designsschemeverification0　引言从会展及媒体介绍了解，当前流量测量仪表发展速度较快，尤其是贸易交接用计量仪表发展的方向依次

4、为：超声式、科氏力式、电磁式。因国际上广泛采用清洁能源，故而全球天然气应用的比重逐年加大，在贸易结算上近年国内倾向用超声的趋势也逐步开始；采用传播时间法原理的气体超声流量计(GUSF-GasUltrasonicFlowmeter)的研发也引起仪表行业关注。气体超声波流量计的优点很多，如准确度高（0.5%），量程范围度大（300：1），无压损，特别适用于大口径。我国西气东输工程上已用了几十台，都是国外产品，如：Daniel（美国）、Instromet（荷兰）等。上海维思公司（WEISI）的GUSF产品也已进入城市煤气和天然气流量计量这个领域，对高压、大口

5、径、防爆型的GUSF研发已进入现场对比检测试用阶段，将产品进一步推向石油天然气行业的贸易计量市场。1　大口径多声道气体超声流量计声道布置形式1.1GUSF是通过连续测量充分发展管道流中流体的面平均流速来计算气体的体积流量。由于在封闭管道内垂直于气体流向的横截面上，气体流速分布及其流速(分布)修正系数不是恒定的，而是随着流场变化而变化。采用单声道GUSF在封闭管道内垂直于气体流向1792010年全国流量测量学术交流会论文集46的横截面上，当雷诺数ReD从10提高到10，流速(分布)修正系数K约有2.2%的变化，[1]直接影响仪表的测量准确度。另外流速分布

6、还受弯头等前置扰流件影响而发生畸变，为保[2]证进入GUSF前是充分发展紊流流动，在GB/T18604-2001国家标准附录E中，规定了单声道GUSF上游最短直管段长度要求，如对单个90°弯头必须加36D（D为管道内径）直管段，对不同平面两个90°弯头必须加70D；所以贸易交接用高准确度计量一般不用单声道的GUSF，而采用多声道组合的GUSF（换能器安装在不同位置对称布置成X、V、△型）。表1就多声道GUSF对称各种布置形式所具有的优缺点进行对比，后文将再选择实流标定案例试验佐证。1.2　贸易交接用大口径中国流量仪表网GUSF为提高测量准确度，一般采用

7、二组对以上的换能器对称形式布置，以自动补偿测量管道中的气流分布不均的影响。根据声道布置形式的组合可采用四声道“X+X”型（见图1a）、四声道“X+V”型混合的形式(图见1b、1c)和四声道“V+△”型混合的形式（见图1d）。表1　大口径多声道GUSF对称布置形式优缺点对比表信号接发射形式优　点缺　点备　注抗干扰能力强，对表体管道量程范围度低，需在前直管没有流动调整器可测范围度直射型（X）内光洁度要求低段加流动调整器，1：20，加装后达1：30抗旋转流能力较强，对被测分界流量点Qt以下为保持没有流动调整器可测范围度一次反射型（V）介质要求低，加工方便，适

8、精度，需在上游直管段前加1:30，加装后达1：40合大口径流动调整器抗旋转流能力强，能适合各加