交叉分段差分进化支持向量回归的气体超声流量计测量方法

为了进一步提高全量程气体超声流量计的测量精度,基于多通道声波到时和实时温度,提出了一种交叉分段差分进化支持向量回归(DE-SVR)模型。考虑到气体在不同流量条件下的流体状态不同,提出了交叉分段处理的方法,采用差分进化算法优化选取支持向量回归参数。实验结果表明,对于16∼1600 m3/h全量程,交叉分段DE-SVR和传统积分方法计算气体流量的平均相对误差分别为0.00447和0.02781,前者较后者降低了83.93%;对于16∼160 m3/h小流量,交叉分段DE-SVR和无分段DE-SVR算法计算结果平均相对误差分别为0.00436和0.03214,前者较后者降低了86.43%。该方法有效避免了声道长度、探头角度以及管道直径等参数不确定性对流量计算的影响,为全量程气体流量的高精度测量提供了保障。

基于高精度时差法的气体超声流量计研究

针对气体超声流量计在测量中存在回波信号衰减大、波形易受工况影响的问题,提出了一种基于高精度时差的气体超声流量测量方法。该方法首先通过相似度评估回波信号,对回波信号特征点进行准确定位,进而获取飞行时间差的粗测量值,其次选取特定回波波形进行互相关法计算获得时差的细测量值,最后对两次测量结果相加得到高精度时差,从而实现高精度的流量测量。不同压力下的声速测量实验表明该方法在100 kPa至500 kPa范围内可准确测量飞行时间和时差。气体流量计样机的流量测量误差小于1%,重复性优于0.2%,并在大流量下与传统阈值法相比具有更高的准确性和更优的重复性。

基于FPGA和DSP的气体超声流量计驱动和数字信号处理系统

采用FPGA+DSP双核芯结构,研制气体超声流量计驱动和数字信号处理系统。利用FPGA很高的工作频率和丰富的内部资源,实现高速DAC和ADC的驱动控制和数据存储;利用DSP的高速运算能力,实现数字信号的实时处理。针对利用正弦波驱动产生的超声波回波信号,基于实验数据统计,提出跟踪回波信号峰值的可变阈值法,准确地提取特征波,有效地克服了噪声的影响,扩展了量程比。气体标定实验结果验证了方法和系统的有效性。

气体流量测量领域中的新技术——气体超声流量计

目前在各工业部门普遍使用孔板、涡街和涡轮等流量计测量气体的流量，这些流量计本身固有的缺点，使它们并不能很好地满足现代化气体计量的需要。由于气体超声流量计具有一系列优良的计量特性而获得普遍认可，并被授予允许用于贸易输送计量的批准书。基于高新技术的多声道气体超声流量计在各工业发达国家已成功地被用于天然气的贸易输送计量，特以英斯卓美公司的气体超声流量计为例，说明其工作原理及独具的技术特点。文中将气体超声流量计与其他流量计（如孔板、涡街、涡轮等）进行了性能对比，对５声道的气体超声流量计与音速喷嘴也进行了比较。与孔板阀相比，由气体超声流量计组成的气体计量站在投资和占地面积方面都有很多优势。同时还简述了这种新型流量计的典型应用场所、安装及维护方面的优点。

多声道气体超声流量计的研究

实际流量测量时,多种因素如噪声、硬件、管壁粗糙程度、流场分布等都会降低气体超声流量计的精度。而采用多声道流量计能够降低这些因素影响。在详细介绍测量原理与影响因素的基础上,利用数值积分方法,对声道安装位置进行数学建模和优化研究,求解权重系数。因计算出测量面的速度均值,提升了测量精准度。在理论支持下,对流量计硬件系统进行规划及传感器等硬件选型。通过实验测量与数据分析,测量精度能基本满足要求,可为创新下代气体超声流量计提供一定参考。

气体超声流量计的现场核查

针对气体超声流量计,我国颁布了相应的国家标准和检定规程,明确了气体超声流量计使用、安装及周期检定等方面的技术要求。气体超声流量计的现场核查方法主要包括标准表法、在线检定法和声速检验法。随着压声学技术的运用和流量电子处理技术的发展,超声流量计现场监测手段不断完善,使超声流量计通过现场诊断实现在线核查在技术上成为可行。基于声速检验法判定原理,可建立一个集计量数据监视、自动诊断、流量核查、数据处理等功能为一体的远程计量诊断平台,实现对全线超声流量计的远程监控和维护。

正确选用气体超声流量计

气体超声流量计已在天然气贸易计量领域中得到了广泛的应用,根据国内已使用气体超声流量计企业的使用经验,作者对气体超声流量计在使用过程中遇到的计量问题进行了分析研究,列出了在设计、使用过程中应注意的有关问题并提出了相关建议。

国产气体超声流量计在输气管道上的应用及发展前景

由于我国天然气长输管道计量的需要,近年来大量采用了进口气体超声流量计,也带动和促进了国产气体超声流量计的发展和研发。为了推动国产气体超声流量计在各个领域(包括油气田、煤层气田、长输管道、城市燃气等)输气管道上的应用,介绍了气体超声流量计的工作原理和安装要求,重点对国产和进口气体超声流量计的性能进行了比较,并论述了当前国产气体超声流量计在国内煤气、油气田和城市燃气管道上的应用情况,对国产气体超声流量计的未来发展和在国内的应用前景进行了展望。

气体超声流量计的分析与应用

随着科学技术的发展和天然气流量测量技术研究的深入，近年来超声流量计在天然气贸易计量中得到了广泛的应用。我国于2001年内编制了GB／T18604 《用气体超声波流量计测量天然气流量》的国家标准。该类型教其它流量计有自身有点，因此近些年来除中石油西气东输管线应用超声流量计外，中石化天然气分公司在山东市场也采用了该类型流量计,

基于回波峰值拟合的气体超声流量计信号处理

针对从气体超声波流量计回波信号中难以确定到达时刻,而仪表又要求具有较高实时性的问题,提出一种基于回波上升段峰值拟合的气体超声流量计信号处理方法,以及拟合峰值范围的确定方法。首先根据拟合峰值范围,在回波信号的上升阶段,选取若干个峰值点,对各峰值点进行最小二乘拟合,得到特征直线,将该直线与X轴的交点作为特征点,确定回波信号的到达时刻,进而计算出超声波传播时间,得到气体流量。研制实现基于回波上升段峰值拟合的气体超声流量计,进行标定实验,以验证方法和仪表的有效性。

气体超声流量计在气田贸易计量系统中的应用

在天然气贸易交接计量过程中,为确保贸易双方的经济利益,要求流量计量仪表应具有精确度高、能耗低和维修少的优良特性。长庆气田在给“西气东输”管道供气的天然气贸易计量系统中,首次采用了气体超声流量计,取得了一定的工程设计经验和较好的现场应用效果。

速度分布对气体超声流量计声传播规律的影响

气体超声流量计广泛应用于天然气贸易计量,在实际工业现场,由于流态和流速的不同,使得超声波传播特性呈现不同的规律.为了研究这一规律的变化特征,文中提出了一种基于COMSOL仿真的射线追踪方法来模拟单声道气体超声流量计的测量过程,并验证了该仿真方法的正确性.选取充分发展湍流和单弯头下游的速度分布为研究对象,以5个不同的速度点为入口流速,讨论超声波传播轨迹、传播时间、轨迹偏移量、声压分布等参数随流速、流态的变化规律,进而分析其对流量测量的影响,提出一种改善测量误差的修正方法,使测量误差最大降低约4%,,达到修正效果.

气体超声流量计换能器附近回流影响声束研究

针对流程工业广泛使用的中小口径气体超声流量计,分析了换能器位置引起的流场与声束扰动,以及影响流量计性能的机理和细节。以100 mm直径的单声道流量计为研究对象,将计算流体力学与波动声学相结合,分析换能器凹凸引起的流速剖面变化,及其对声束传播、接收声压和传播时间的影响,并与同流速的双声道、无回流的均匀流和湍流比较。仿真表明,在0.5-50 m/s流速范围,受回流影响,声道上漩涡强度、速度的分布和大小差异显著。在声路径和接收器上,声压级偏差随流速增加而变大,不同流速剖面的最大偏差可达10%。对于仪表系数,均匀流、湍流、单声道和双声道情形的最大偏差可达0.94%、8.20%、-10.90%和6.35%。实流实验证实了仿真的合理性。

基于回波信号相似度的气体超声流量计动态阈值法研究

基于双阈值法的气体超声流量计采用第1阈值检测和过零检测确定回波的到达时刻点,然而由于回波波形易受工况环境因素的影响,会导致第1阈值错误,使回波到达时刻点发生错误偏移,影响测量精度,因此提出了一种基于回波信号相似度的动态阈值法。该方法获取回波信号极大值幅值后,计算设定工况和实际工况下回波信号上升区域部分的欧式距离以评估相似度,进而根据最大相似度确定阈值电压,实现阈值的动态调整,以确保回波信号到达时刻点的准确定位,实现飞行时间的准确测量。实验结果表明,该方法在不同工况环境下具有良好的适应性,样机的测量误差优于1%,重复性优于0.2%。

汇管对气体超声流量计计量性能的影响

为研究汇管对气体超声流量计计量性能的影响,该文基于高压音速喷嘴法空气流量标准装置,分别在安装流动调整器和无流动调整器两种条件下进行对照实验。结果显示,无流动调整器时超声流量计的测量结果为1.5%,超过其最大允许误差1.0%;而安装流动调整器后测量结果为0.5%,超声流量计在不同安装条件下测量结果相差1%。为直观呈现速度分布对超声流量计计量性能的影响,将标准装置结构简化为上下游均带有汇管的实验管路。在验证计算流体动力学方法可靠性后,分别模拟不同安装条件下实验管道内的流场,对比不同入口流速下的速度分布情况,研究汇管对速度廓线产生的影响及流量计安装位置对测量结果的影响。结果表明,相同安装位置处,入口流速越大流态畸变越严重;汇管下游管道内的速度分布随着直管段长度的增加渐趋稳定,而流动调整器对汇管引起的流态畸变有显著的调节作用。

气体超声流量计在天然气计量中的应用

天然气作为一种优质、高效、清洁的能源和重要的化工原料，在世界各国均得到普遍重视和优先利用，它给人类带来了清洁的环境和高品质的生活。据统计在2009年全球天然气的消费量超过3万亿立方米．在能源结构中占的比例达到24％。天然气的计量工作作为天然气工业重要组成部分，贯穿于天然气的开采、运输、储存、贸易和使用过程之中，可以说是天然气的科学开发、公平贸易、合理利用的核心保障。

气体超声流量计在声道故障状态下的应用技术研究

针对气体超声流量计实际应用中的问题,通过与流量计生产企业合作,依据国家标准和规范对流量计在使用过程中的状况进行智能诊断的功能,利用国内权威计量测试机构对气体超声流量计产品进行模拟测试,并基于对这些数据的详尽分析,阐述气体超声流量计在声道故障等极端情况下对准确度的影响,探索采用故障声道自动切除或声道替换等技术手段,有效保障计量的准确性。

气体超声流量计在煤矿井下瓦斯抽放及压风中的应用

分析了煤矿井下瓦斯抽放管道常用的孔板流量计、V锥流量计、旋进旋涡流量计、涡街流量计主要优缺点;介绍了瓦斯抽放管道气体超声流量计工作原理,设计瓦斯抽放管道气体超声流量计测量系统;重点论述了气体超声流量计测量系统数字信号处理技术;详细说明了气体超声流量计在煤矿井下瓦斯抽放及压风中的应用情况。