管径尺寸偏差对超声流量计测量性能影响研究

正确的安装是保证气体超声流量计测量准确度的前提。基于高压气体流量标准装置,在有、无管径尺寸偏差的安装条件下,对交叉4声道DN200口径超声流量计实验测量显示,在0.1~2 MPa压力,1.5~12 m/s流速范围内,8 mm安装管道正向尺寸偏差会带来0.22%的测量误差。为量化尺寸偏差对超声流量计测量结果的影响,采用数值模拟与实验测量相结合的方法,就不同尺寸偏差,压力及口径对超声流量计测量结果的影响进行系统研究。结果表明,正向尺寸偏差带来的测量误差几乎不受压力影响,负向尺寸偏差带来的测量误差随压力增加呈现从负误差到正误差的转变;尺寸偏差对测量结果影响随超声流量计口径减小而增大,3 mm尺寸偏差对DN50口径的声流量计测量结果影响可达0.20%。

超声流量计实时使用中检验系统的建立及验证

为实现对使用中超声流量计准确度的实时监测,基于高压环道式气体流量标准装置,采用随机森林算法,建立了信号参数(含声速偏差)与示值误差间关系的超声流量计预测模型,同时结合LabVIEW软件开发平台研制出一套超声流量计实时使用中检验系统。基于该系统,可实现超声流量计信号质量参数、流态指标参数、声速指标参数3类信号参数的实时采集,并利用预测模型开展流量计示值误差的同步预测。在160~800 m 3/h范围内的实验测试表明,流量计示值误差与系统预测误差间的偏差为±0.42%。

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。

天然气超声流量计健康状态评价方法初探

目的天然气计量用超声流量计性能诊断主要采用设定参数阈值的诊断方法,为降低误报、漏报等情况,建立了基于生成对抗神经网络(generated adjoint neural network,GAN)和高维非线性无监督学习的超声流量计健康状态系统诊断方法。方法采用GAN对原始数据进行学习、生成和扩充,保障超声流量计健康状态诊断建模的数据基础,提取超声流量计在运行过程中的健康状态参数并对其进行时序分析,采用高维非线性无监督聚类学习方法,结合超声流量计失效模式分析,对超声流量计设备进行在线的健康状态诊断。结果结合超声流量计工作原理和现场实际采集数据,对生成的故障数据集进行了验证。结论能够准确识别超声流量计当前状态,显著解决传统阈值法误报率、漏报率高的问题,为超声流量计健康诊断的统一管理与开发给予支撑。

基于超声流量计的天然气火炬气流量测量技术研究

天然气火炬气的准确测量可以实现更精准的排放量控制,利用超声技术对火炬气进行测量,通过对不同频率和带宽的超声换能器进行分析,并对换能器不同频率与信噪比、信号衰减的相关性,以及不同厚度、直径和剪切模式换能器的适用场景进行研究,设计了适用宽流速测量的超声换能器分布结构,同时采用变频和连续波频率的信号组合设计模式,同时使用连续正弦波发射方式,进一步提高了声时的周期采用分辨率,同时结合互相关信号处理技术制造形成了超声流量计样机。测试实验结果表明,采用超声技术进行火炬气测量的流速范围可以达到0.3~85m/s,流量测量性能可以优于2.5级,能够满足火炬气日常小流量和突发事件时大流量等不同工况的测量需求。

基于云模型的超声流量计状态在线诊断技术研究

基于文献调研和计量原理,从声速特性、信号特性和流动特性等三个方面建立超声流量计状态评价指标体系,采用云模型获取单一指标在不同状态等级下的隶属度,并通过组合权重加权获取综合隶属度,进而实现流量计状态等级的实时评估。结果表明,柔和系数法调和了主、客观权重结果,声速偏差、剖面系数和最大声速差对超声流量计状态的影响较大,扰动值和信号质量的影响较小;该模型可有效区分流量计的不同状态等级,与声速核查法相比,预警时间大幅提前。研究结果可为流量计的早期诊断和预防性维修提供理论参考。

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。

非标准安装条件下外夹式超声流量计测量误差的试验研究

为了提高在非标准安装条件下外夹式超声流量计的测量精度,本文以DN100管道为研究对象,构建L形弯管、L形渐缩管及L形闸阀扰流管3种非标准安装条件,研究外夹式超声流量计在非标准安装条件下的测量误差。结果表明:为保证外夹式超声流量计的测量精度,对于管道中存在弯头或弯头+渐缩管,应控制流量计的前端直管段长度不小于5D;对于管道中存在弯头+闸阀,应控制流量计的前端直管段长度在10D左右。

天然气的超声流量计量系统误差影响因素分析

伴随着围绕天然气能源资源物资要素的市场交易数量持续增加,天然气能源资源物资要素计量技术环节的数据信息结果准确性逐步引起广泛密切关注,需要在全面细致分析梳理相关性影响作用因素前提下,采取积极妥善措施改善提升超声流量计量技术系统在计量天然气能源资源物资要素方面的数据信息结果准确性。文章将会围绕天然气的超声流量计量系统误差影响因素,展开简要的阐释分析。

大口径在线超声流量计示值误差的测量不确定度评定

为保证流量计在不同介质温度、压力等条件下测量的准确性,本文以准确度等级2.0级,规格DN1000的供排水管段式超声流量计为例,依据JJF(豫)276—2019,运用数学模型对大口径在线污水流量计示值误差的测量不确定度进行分析、评定,识别不确定度来源,并提供准确的评估。利用数学模型,我们可以系统地考虑各种因素对测量结果的影响,量化这些不确定度,并对其进行分析。

外夹式超声流量计在线测量结果的不确定度评定

外夹式超声流量计是一种常见的流量测量设备,在流量计量中具有广泛的应用。然而,超声流量计测得值的准确性和可靠性往往受到多种因素的影响。为了保证超声流量计在线测量过程中受测量管道外径、测量管道壁厚和测量液体流速等参数的影响下测量结果准确且可靠,结合JJG 1030—2007《超声流量计》检定规程的要求,针对超声流量计的在线测量过程,将超声流量计测量结果的不确定度分为多个部分进行讨论,对超声流量计的测量结果进行不确定度分析与评定。并通过实验对该方法的有效性进行验证,结果表明,该方法能够有效地对超声流量计测量结果进行评定,具有一定的实用价值。

便携式超声流量计于在线校准中应用性讨论

计量器具检定一般采用离线检定,不仅成本高,而且在拆卸、运输和回装时可能对计量器具造成伤害,在某些连续生产行业中,离线检定也极为困难,在线校准可以避免这些问题。基于此,主要研究如何利用便携式超声波流量计对被校表进行在线校准,比较在线校准数据和离线检定数据大小,以此讨论在线校准的适用性。

基于机器学习算法的超声流量计在线校准方法研究

为保证超声流量计使用中流量测量的准确度,基于机器学习算法建立超声流量计在线检验模型,研究超声流量计在线校准方法。首先,获取超声流量计的全部工作数据,得到信号指标、流态指标以及计量性能数据,对数据处理得到流量偏差预测模型的输入特征集;其次,分别基于随机森林以及BP神经网络算法建立流量误差预测模型,对使用中超声流量计的流量误差进行预测。选取五个不同的流量点,对两种模型进行验证分析,结果表明:对于两种模型,流量误差预测值与真实值间偏差的绝对值分别在0.15%以内以及0.19%以内;最后,对随机森林以及BP神经网络流量误差预测模型的性能进行分析,模型预测结果的均方根误差在分别在0.028%以内及0.089%以内。

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。

探头局部扰流对超声流量计测量结果影响

插入式探头安装方式会对超声流量计内部流场产生扰动,进而影响测量结果。在高压空气流量标准装置上对DN100 mm和DN200 mm的气体超声流量计进行标定,结果显示探头局部扰流对超声流量计会产生负向误差,管道口径越小,局部扰流引入的误差越大。DN100 mm超声流量计在3~27 m/s的流速范围内的测量误差在–1.5%~–3%之间,而DN200 mm的超声流量计在1.4~13 m/s的流速范围内的测量误差在–1.2%~–2.1%之间。分析不同压力、不同流速下探头局部扰流对超声流量计测量结果的影响规律,并基于流速和测量误差对实验结果进行曲线拟合,提供了拟合曲线的数学模型。

多普勒超声流量计的研究与应用

介绍了基于频移测量多普勒超声流量计的工作原理,现场流量计的安装步骤及安装位置、前后直管段要求、布置角度、规避振动泵和阀门影响的方法,并针对流量计的系统设置、测量参数、权限配置和设备操作做了详细说明,阐述了不同管道材质的声速和介质粘度对多普勒流量测量的影响。多普勒超声波流量计可用于检测多相流介质,适用于城市排水、工业废水、生活污水、泥浆、纸浆、油水混合液等流量计量,弥补常规流量计无法测量的不足。

基于远程诊断的天然气超声流量计异常综合评估方法

超声流量计远程诊断技术逐渐应用到天然气计量管理领域,很好地提升了我国天然气计量水平。针对现有远程诊断技术对单一参数诊断报警的不足,提出融合多参数进行综合评估,该方法不仅可以在超声流量计发生故障的时候进行诊断,还能够给出超声流量计的综合性能评分,在故障之前进行预警。异常综合评估方法通过建立超声流量计分层指标体系,构建指标权重比较判断矩阵和模糊评判矩阵,代入远程获取的超声流量计指标实时参数,计算得到超声流量计的综合分值,通过分值排序比较即可得到超声流量计的实际使用性能状态,并根据其综合分值变化情况,对超声流量计的性能状态进行动态评估。异常综合评估结果表明:该方法能够有效地区分处于报警和非报警状态下的流量计算机的不同性能等级,性能估计更精细,可以为超声流量计的故障早期预警和计划性维修提供指导意见。

天然气管道超声流量计计量方法研究

气体超声流量计是一种依据超声波在速度分布均匀的气体流场中,进行顺逆流传播时间差流量值计算的方法。由于其具有低压损、高精度和宽量程的优势,被广泛应用于天然气贸易计量场合。但是,在使用超声流量计计算流量时,由于扰流元件、管壁粗糙度等因素导致气体流速不均匀,产生计算误差。根据西气东输管道数据,选择DN500和DN1000这2种管径的管道作为研究对象,根据超声流量计测量处前后管段的流场,分析了单声道单弯头和单声道异面双弯头在不同直径、位置和流量等工况条件下,对超声流量计计量误差的影响,为准确计量天然气大管径超声流量计提供参考。

上游单弯管作用下大口径单声道超声流量计的流场补偿模型

本文通过对大口径单声道超声流量计在上游单弯管作用下的计量特性进行了数值仿真和实验研究,明确了测量误差同入口流量、管径及上游直管段距离之间的关系,进而建立了前直管段长度不足时单声道超声流量计在单弯管作用下的流场补偿模型。实验结果表明,对于DN150、DN200和DN300的大口径管道,该流场补偿模型可使单声道超声流量计的测量误差由-8.73%降低到1.074%以内,有效减小了上游单弯管和前直管段长度不足所引起的超声流量计测量误差,从而提高了单声道超声流量计的测量准确度和流场适应性。

管段式液体超声流量计示值误差的测量不确定度评定

管段式液体超声流量计具有测量精度高、压力损失小和可靠性高等优点,被广泛地应用于各类单相液体的体积流量计量中,在环保、节能减排和流量贸易结算等方面发挥着重要的作用。为了保证管段式液体超声流量计在不同介质温度、压力等条件下的测量准确性,示值误差的不确定度评定十分重要。以准确度等级为0.5级、规格为DN100的管段式液体超声流量计为例,依据国家检定规程JJG 1030—2007《超声流量计》,通过建立数学模型,分析了各类不确定度来源,并对管段式液体超声流量计示值误差的测量不确定度进行计算和评定。