多声道超声波气体流量计声平面安装角度对测量影响的模型仿真和实验研究

采用计算流体力学(CFD)方法,建立90°单弯管道内气体流动的仿真模型,获得管道内流场分布情况,通过对声路上每个网格内声波传播时间逐个累计的方式模拟超声波流量计原理计算渡越时间。搭建超声波气体流量计量实验系统,通过实验验证仿真结果。研究结果表明:在90°单弯管道下游,随直管段距离增加,多声道超声波气体流量计的计量偏差逐渐减小。以90°单弯管下游10D位置安装的六声道超声波流量计为例,声平面角度变化使计量相对误差发生变化。相对于与弯管平面平行或者垂直安装的方式,与弯管平面倾斜安装能有效避开流速分布的低速区,降低计量误差。在实际应用中,当管道内流场分布非对称时,多声道流量计声平面安装角度的变化会影响流量计量效果。在阻流件下游安装多声道超声波流量计,需根据流场分布特点选择适当的声平面安装角度,降低非对称流速分布对精度带来的影响。

小口径多声道超声流量计的非实流式校准技术

为了实现超声波流量计在线流量测量,发展一种有效的超声波流量计现场非实流校准技术十分重要.超声波流量计的非实流校准以超声传播时间差的标定和几何尺寸的校准为基础,由于现场校准设备的局限性及简化操作流程的需求,以几何尺寸的校准为基础,通过公式推导分析对流量计量产生影响的参数,并结合实验确定参数对流量计测量数值的影响.以某型DN80多声道流量计的非实流校准过程为例,分析并验证小口径多声道超声流量计的非实流校准技术.在校准过程中,由内径千分尺测量管道内径,并使用流量计所带的传感器组进行超声激励和接收.对所得超声信号使用相关法进行处理,计算声程长度,并对流量计出厂参数进行修正.结果表明:校准后测量误差大幅下降,该方法可以用于小口径多声道超声流量计的校准.

韩国昌民技术有限公司多声道超声流量计应用服务在中国

介绍了专利产品多声道超声流量计的原理、特点、应用范围以及主要技术参数;该流量计在华北油田原油外输流量计量中已成功应用。报道了北京昌民技术有限公司正式开业。

18声道超声流量计在DN1000三峡流道模型中的测量准确度研究

通过在开封国家水大流量计量站开展DN1000口径三峡模型流道中18声道超声流量计测量准确性实验研究，得到了复杂流场给流量计引入的测量误差，验证了18声道超声流量计即使在复杂流场中依然具有较高的测量准确性。通过分析流量计得到的流速分布图可以推断出模型管道中的流场情况。流量计在正常安装位置旋转90。后测量误差变化不大，流量计测量误差和流速没有明显的相关性。采用CFD辅助设计可以增强模型实验的可靠性。

基于时差法的多声道超声波流量计设计

针对农业灌溉用水的控制与测量普遍存在着效率低下、精度不高的状况,提出基于时差法的多声道超声波流量计设计方案,并完成了硬件设计及软件的设计。方案采用高电压电源驱动超声波发射电路,对信号进行接收处理,由微处理器Cortex-M4k60根据信号信息进行计算,最后得出所测的明渠流量。

多声道超声流量计在大口径低流速双向流管道测量中的应用

介绍了取得多国专利的韩国昌民技术有限公司的多声道超声流量计的原理、特点、应用范围以及主要技术参数;该流量计在市政水源厂、污水厂、石化炼油厂的大口径低流速、双向流的管道流量计量中已成功应用。

加权数据融合方法在多声道超声波流量计测量中的应用

针对多声道超声波流量计在流体流速测量时由于某个换能器不能正常工作而导致测量存在误差的问题。在多传感器数据融合理论的基础上并对其进行改进,提出了一种适用于多声道超声波流量计的数据融合计算方法,同时改进后的最优加权数据融合方法能够在每次测量后自适应的计算最优权重系数。通过实验表明当流量计各声道均能正常工作时,该方法与Gauss-Jacobi积分法计算得到的流速值基本一致,当流量计单个声道不能正常工作时,应用该方法可以得到比Gauss-Jacobi积分法更加稳定的流速值,能够减小测量误差给计算结果带来的影响。

非线性最小二乘法在多声道超声波流量计测量非理想流动中的应用

针对多声道超声波流量计在流量计算过程中应用的数值积分方法只适用于理想的充分发展流动的问题,提出在测量非理想流动时应用非线性二乘法计算最小的流速误差的平方和,流速误差平方和最小时计算得到的权重系数即为多声道超声波流量计在测量非理想流动时的最优权重系数,提高了流量计在测量非理想流动时的精度。应用计算流体力学仿真软件FLUENT对单弯管和异面双弯管下游5D和10D处的流速测量进行仿真验证,应用优化后的权重系数进行流速计算可以使测量误差减小到±0.5%以内。

改进的BP算法在多声道超声波流量计中的应用

针对已有的超声波流量计在非理想流动液体中的流量计算方法误差较大、声道高度固定、并且数值积分流量计算方法只适用于充分发展的流体的问题,该文提出在测量非理想流动液体的流量时采用改进的BP算法的方法进行计算,通过对BP算法激活函数的改进和对动态学习率的设计,经BP算法训练后获得最优的权重系数,计算结果表明多声道超声流量计的精度明显提高,声路高度可以改变。应用ANSYS 19.0软件建立90°单弯管和异面双曲管的流体仿真模型,并将其下游5D处和10D处流速值代入算法仿真验证,测量结果误差的均方值小于0.03%,精度明显提高。

正交多声道超声波流量计原理及不确定度分析

为更好地了解Cameron正交平面多声道超声波流量计的测量原理及其在小功率提升中的作用,本文从基本测量原理出发,讨论了该流量计采用的高斯数值积分方法与其他数值积分方法的区别,分析了声道数量与位置确认的基本原理,详细地讨论了四声道与正交八声道在径向流中的影响,并引申出平整率的概念,详细地分析了平整率对于流量计自动调整仪表系数的独特优点。最后通过对质量流量不确定度及堆芯功率不确定度的分析,证明了Cameron正交平面多声道超声波流量计在小功率提升中的实际意义,并为推动中国超声波流量计国产化进程提供理论依据。

单弯管下游超声流量计的安装和测量性能研究

对大管径多声道超声流量计在单弯管下游流场中的安装和测量性能进行了数值仿真研究,分析了超声流量计在0.1 m、1 m和10 m口径下不同流速、声道数、旋转角以及前直管段长度时测量误差的变化规律。仿真结果表明,交叉声道布置形式对弯管产生的二次流所引入的横向测量误差有很好地抑制作用;对于大口径弯管下游流量测量,采用交叉4声道且将超声流量计安装在弯管下游5D位置可以获得1%的精度,且随着声道数的增多测量误差有减小的趋势;相同雷诺数时的测量误差基本相同。研究结果可为大管径多声道超声流量计的实际安装和使用提供一定的参考。

超声流量计探头对流场及其测量性能影响研究

超声流量计探头安装位置会对其测量产生影响。对DN500超声流量计在探头全伸位置安装时的流场以及对超声流量计测量性能的影响进行了数值仿真研究。仿真结果表明,入口速度为0.3~8m/s时,由于探头伸入管道而造成超声流量计的测量误差为-1.25%^-1.9%,且随着入口速度增大,测量误差逐渐增大;当速度达到一定范围后,测量误差基本趋于稳定。在此基础上通过流场分析指出,由于探头附近区域存在回流,造成各声道线平均速度减小,导致测得的流量值偏小,因此测量误差为负。

正交多声道超声波流量计原理及不确定度分析

目前,我国的综合国力在不断的加强,社会在不断的进步,为更好地了解正交平面多声道超声波流量计的测量原理及其在小功率提升中的作用,本文从基本测量原理出发,讨论了该流量计采用的高斯数值积分方法与其他数值积分方法的区别,分析了声道数量与位置确认的基本原理,详细地讨论了四声道与正交八声道在径向流中的影响,并引申出平整率的概念,详细地分析了平整率对于流量计自动调整仪表系数的独特优点。最后通过对质量流量不确定度及堆芯功率不确定度的分析,证明了正交平面多声道超声波流量计在小功率提升中的实际意义,并为推动中国超声波流量计国产化进程提供理论依据。

超声波明渠流量计研究与设计

针对农业灌溉用水的控制与测量普遍存在着效率低下、精度不高的状况,提出基于时差法的多声道超声波流量计设计方案,并完成了硬件设计及软件的设计.方案采用高电压电源驱动超声波发射电路,对信号进行接收处理,由微处理器Cortex-M4k60根据信号信息进行计算,最后得出所测的明渠流量.

应用于方管的超声波流量计数值积分方法分析

针对应用于方形管道的多声道超声波流量计流量积分方法研究较少的问题,提出3种适用于多声道超声波流量计计算方形管道流量时的数值积分方法,并推算了各自的声道高度和权重系数.应用计算流体力学仿真软件FLUENT分别对3种积分方法的准确性进行仿真验证,得到高斯-勒让德积分法的积分准确性明显优于其他2种积分方法,并且随着声道数量的增加,测量误差逐渐减小,实际应用中多声道超声波流量计应选择4~8个声道数量对流体的流速进行测量.

气体超声流量测量中的补偿算法及实现

多声道超声流量计相比单声道超声流量计有更好的流场适应性、更高的测量精度和更优的测量可靠性。单声道气体超声流量计出现故障时,流量计不能正常工作,计量功能失效;而多声道超声流量计有冗余性,当其中1个声道失效时仍能保持较高的计量精度,为维修人员争取一定的抢修时间。目前国内很多流量计产品在某些声道损坏的情况下并不能保证计量准确性。该文针对出现故障声道设计了1种基于正常声道数据和各声道独立校表的补偿算法,保证多声道气体超声流量计出现1路故障声道时仍能准确计量。对比测试了不同型号4声道气体超声流量计无故障声道、出现1路故障声道时带补偿算法和不带补偿算法时的示值误差和重复性,以验证补偿算法的有效性。该研究对于设计多声道气体超声流量计的工程人员有一定的指导意义。

插入式超声波流量计在线不断流安装更换的实践

文中主要针对在生产实践中大口径电磁流量计由于出现故障或临近使用寿命出现流量计不能正常工作以及计量偏差过大需要更换流量计的问题进行分析研究,探讨利用原有流量计管段在线不断流带压安装流量计的方案。实践发现,应用多声道超声流量计可实现在线带压开孔安装,不仅对生产企业降低生产成本、提高生产效率具有重要意义,也避免了由于停水造成的连带经济损失和社会影响。

超声多普勒流量信号的多声道互相关检测方法

针对低流速下的液体超声多普勒流量信号微弱杂乱、难以测量的问题,提出一种使用多个接收通道采集数据、进行多重互相关运算的处理方法,可以在不改变有用信号特征的前提下滤除噪声干扰,提取有用信号。首先利用FFT谱分析方法测得当前信号的频率范围,然后以合适的时间间隔在多个通道上同时进行数据采集,最后采用多重互相关的方法对数据处理提升信号的信噪比,达到弱信号提取的目的。经仿真和实验验证:在多通道上采集超声多普勒流量信号,使用多重互相关函数的数据处理方法能有效地提高弱强度信号在强背景噪声中的信噪比,对提升和改进超声波多普勒流量计的性能有良好效果,有效扩展测量下限。

固定排放源烟气流量在线监测技术

在温室气体减排、环保核查越来越受到政府、民众和媒体关注的大背景下,介绍了固定排放源烟气流量在线监测的基本原理和技术。基于速度面积法的烟道气体流量测量技术关键在于被测截面面积的获取与截面内平均流速的测量。文章着重介绍了应用皮托管和多声道超声流量计测量烟道气体流量的方法,并给出了两种测量方法应用于河南某燃煤电厂进行烟气流量测量的实例,最后对两种方法测量的结果进行了分析和比较,认为皮托管和超声流量计在烟气流量测量中都有着广泛的应用前景。