超聲波流量計在煤層氣流量計量中的應用
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1超聲波流量計的測量原理
超聲波流量計由超聲波轉換器將電能轉換為超聲波能量，以一定的方式發(fā)射并穿過(guò)被測流體，接收器接收到超聲波信號，供顯示積算儀顯示和積算，實(shí)現流量的檢測顯示。
超聲波流量計的2個(gè)超聲波換能器(又稱(chēng)超聲波探頭)分別安裝在管道外壁兩側，以一定的傾角對稱(chēng)(見(jiàn)圖la)或在同側(見(jiàn)圖1b)。
按測量參數的不同，其測量原理可分為時(shí)差法、頻差法和相位差法3種，僅介紹常用的前2種類(lèi)型。以圖la為例，傳感器與管線(xiàn)法線(xiàn)的角度為θ1 , δ為管道壁厚，D為管道公稱(chēng)直徑。超聲波脈沖信號的傳播速度為c，流體速度為v，2個(gè)傳感器(T1和T2)之間的連線(xiàn)與天然氣流動(dòng)方向的夾角為θ，則超聲波速度在天然氣流動(dòng)方向上的分量vcosθ，與流體速度疊加后的合速度為c±vcosθ。即當超聲波水平速度分量方向與流體流速方向一致時(shí)，兩者的合速度為c+vcosθ，反之為c- v cosθ。
1.1 差法計量原理
當T1發(fā)射T2接收時(shí)，T1到T2的傳輸時(shí)間：
當T2發(fā)射T1接收時(shí)，T2到T1的傳輸時(shí)間：
整理后得到：
則兩個(gè)方向的頻率差：
從(4)式可見(jiàn)，測到頻率差即可得到氣體流速v，由此可計算出體積流量，即：
進(jìn)而可得到天然氣的日產(chǎn)量公式：
1.2時(shí)差法計量原理
對(3)式整理得：
這樣測到時(shí)間差t12和t21,兩個(gè)時(shí)間參數，即可求得氣體流速v，從而得出天然氣日產(chǎn)量公式：
從(6)、(8)式可以看出，利用超聲波流量計測得的天然氣日產(chǎn)量Q與超聲波脈沖信號速度無(wú)關(guān)。
2 性能特征
超聲波流量計與孔板、渦輪、渦街等傳統流量計相比，具有適應性強，操作方便等特點(diǎn)(見(jiàn)表1)。
差壓式流量計相關(guān)文章:差壓式流量計原理
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