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气体超声波流量计用降噪整流装置
发布日期:2019/9/11 10:31:26
1.概述
目前超声波流量计主要分为单声道流量计和多声道流量计。单声道超声波流量计结构简单、使用方便,但这种流量计对流态分布变化适应性差,测量准确度不易控制。由于调压器等影响,管道内容易产生超声波噪声进而影响超声波流量计的正常工作。对调节阀噪声的衰减措施以及对调节阀噪声导致的超声波流量计故障案例进行了分析。为了解决管道内气体流态不稳定导致的计量不精确和超声波噪声对超声波流量计的干扰等问题,本文介绍了一种基于时差法单声道超声波流量计用降噪整流装置。
降噪整流装置是基于流体在管道内的分布状态特点和超声波的测量原理进行研制的,本降噪整流装置的功能为降噪和整流。降噪是指能够使得管道内的超声波噪声在通过本装置后,被有效削弱甚至阻断。整流是将管道内不规则气流变为规则气流或把旋转的气流变为直线流动的气流。
 
2。降噪整流裝置的结构及原理
本降噪整流装置的降噪整流效果是用以时间差法为算法的单声道超声波流量计进行测试的。这种以时间差法为算法的单声道超声波流量计的测量实际为测量管道内流体的速度。由于管道内从中心到管壁流体的流场是不一样的,流速也是不一样的,因此管道内流场的分布直接影响着管道内流体的速度。在现场安装中,由于弯头、汇管和变径管的影响,下游的流场会不稳定,为了保证管道内流场的稳定,超声波流量计上游就需要安装降噪整流装置,使得流场更加稳定。
降噪整流装置由壳体和内部组件构成,其中内部组件包括一级整流元件、补偿元件和二级整流元件等。降噪整流装置结枃见图1。

气体由入口进入,经导流锥进入一个比所测量的管道标准口径尺寸更大的扩容气室。不管进口前端气体如何分布,在扩容气室内将进行重新分布,然
后经过一级整流元件对气体进行降噪和初级整流。经过一级整流元件后,气体在标准气室内的密度会变得很均匀,在此处的气体流场基本定型。经过级整流元件后气体进入补偿元件,在补偿元件实现对气体流场的再次分布。补偿元件与二级整流元件之间有缓冲气室。气体经过补偿元件后经缓冲气室到二级整流元件,在二级整流元件对气体进行二级整流,经过二级整流后,流场稳定。在各种流场不稳定的环境下使用本降噪整流装置能够使流场高度一致。
 
3。降噪整流装置的测试
本试验的验证主要分为三个部分。第一部分,对本降噪整流装置的降噪效果进行测试。第二部分,通过对比超声波流量计的相对误差对本降噪整流装置的整流效果进行测试。第三部分,通过对比超声波流量计的重复性对本降噪整流裝置的整流效果进行测试。
3。1降噪效果测试
试验中,用来产生超声波噪声的设备是调压器。在气体流动的过程中,调压器两侧的压力差越大所产生的超声波噪声越大。本测试的方法是:在一个
容积为5m3的缓冲罐中充入空气,使其内部达到500kPa左右的绝对压力,缓冲罐的一侧接有DN50mm的管道,管道上依次接有蝶阀、压力表1、调压
器、降噪整流裝鏗、超声波流量计、压力表2和球阀。为了模拟实际使用现场,特约束了它们之间的距离。蝶阀与压力表1相距10D(D为管道公称直径),压力表1与调压器相距15D,调压器与降噪整流装置相距5D,降噪整流装置与AS超声波流量计直接连接,超声波流量计与压力表2相距10D,压力表2与球阀相距10D,测试系统见图2。选用的AS超声波流量计规格为DN50mm,始动流量为0.37m3/h,流量范围为3~150m3/h。
管道上的蝶阀作为缓冲罐排气的总开关。用球阀来控制排气量的大小。测试的流程为:把球阀和蝶阀全部关闭,向缓冲罐里充空气并达到绝对压力
为500kPa左右,为保证缓冲罐内压力在500kPa左右,整个试验过程由空气压缩机对其持续充空气。先打开蝶阀,让管道内与缓冲罐内的压力均衡,此时缓缓打开球阀,流量计上会显示流量,通过调节球阀的开度来调节流量的大小。在调节流量从小到大的过程中,记录下各流量值、压力表1的值和压力表2的值。试验过程分两种情况完成:一是超声波流量计配带有降噪整流装置,二是超声波流量计没有配带降噪整流裝置。
试验表明:没有配带降噪整流裝置的超声波流量计,工况流量达到约13m3/h,压力表1的绝对压力值为503kPa左右且压力表2的绝对压力值为114kPa左右时,由于超声波噪声的影响,
超声波流量计出现了不计量报警状态。配带降噪整流装置的超声波流量计,工况流量达到约87m3/h,压力表1的绝对压力值为503kPa左右且压力表2的绝对压力值为114kPa左右时,由于超声波噪声的影响,超声波流量计出现了不计量报警状态。相同条件下,流速越大则噪声越大。通过数据对比可以看出,当安装相同的调压器,减压比基本相同的情况下,安装有降噪整流装置的超声波流量计在出现不计量报警状态时的流速远远大于不安装降噪整流装置的情况。这说明降噪整流裝置具有降噪能力。
 
4.结论
①降噪整流装置能有效阻断管道内超声波的噪声传播,有一定范围的降噪作用;
②在弯道和阀门的下游安装降噪整流装置,能使得超声波流量计测量准确度不受影响;
③安装降噪整流装置的超声波流量计的重复性要明显好于未安裝降噪整流装置的超声波流量计的重复性。
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