超聲波流量計(jì)在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)中用途越來越廣,涉及的工業(yè)應(yīng)用類型也越來越豐富,我們注意到特別是氣體超聲波流量計(jì)在天然氣管道計(jì)量中得到了越來越廣泛的應(yīng)用,因?yàn)槌暡ǖ臏y量原理是利用了超聲波的傳導(dǎo)的特性工作的,換言之,超聲波流量計(jì)實(shí)際是在用聲波進(jìn)行工作,由于在輸氣生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生不必要的的超聲噪聲,這將直接影響超聲波流量計(jì)的正常運(yùn)行,為超聲波流量計(jì)的準(zhǔn)確測量帶來不利的影響。
天然氣流量計(jì)量作為天然氣管道工業(yè)中極其重要的一部分,其測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與否直接影響到生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和用戶利益。近幾年,許多用戶開始使用多聲道超聲波流量計(jì)作為天然氣計(jì)量儀表,利用傳播時(shí)間差法原理來測量天然氣流量,這已經(jīng)得到天然氣工業(yè)界越來越廣泛的認(rèn)可,未來的超聲波流量計(jì)的運(yùn)用將會更加廣泛。
傳播時(shí)間差法超聲波流量計(jì)的工作原理是利用超聲波換能器相向交替(或同時(shí))收發(fā)超聲波脈沖,通過檢測并計(jì)算該脈沖在介質(zhì)中順流和逆流的傳播時(shí)間差來間接測量流體的流速,再通過流速來計(jì)算流量的一種間接測量方法。
因此,為了獲得傳播時(shí)間,就要求流量計(jì)的接收換能器能夠正確檢測到發(fā)射換能器發(fā)出的超聲波脈沖,但是如果介質(zhì)中存在超聲噪聲,那么將使得換能器檢測單元無法檢測并分辨出正常的工作脈沖信號,導(dǎo)致流量計(jì)發(fā)生讀數(shù)錯誤或停止計(jì)量。管道輸氣生產(chǎn)中,產(chǎn)生超聲噪聲的噪聲源主要有調(diào)節(jié)閥、節(jié)流閥、減壓閥、泵等設(shè)備。
我國{國**}標(biāo)準(zhǔn)《用氣體超聲流量計(jì)測量天然氣流量》中指出“來自于被測介質(zhì)內(nèi)部的噪聲可能會對流量計(jì)的準(zhǔn)確測量帶來不利影響,在設(shè)計(jì)及安裝過程中應(yīng)讓流量計(jì)盡可能遠(yuǎn)離噪聲源或采取措施消除噪聲干擾!比欢,上述問題在某些天然氣計(jì)量工程中并沒有得到應(yīng)有的重視,導(dǎo)致超聲波流量計(jì)投產(chǎn)后出現(xiàn)影響計(jì)量準(zhǔn)確性,甚{**}計(jì)量停止的故障。
關(guān)于如何降低乃{(lán)**}消除噪聲對于超聲波流量計(jì)的的影響,具體有如下措施可以實(shí)現(xiàn):
1.調(diào)節(jié)閥噪聲及降噪措施
A、調(diào)節(jié)閥噪聲在天然氣管道輸氣生產(chǎn)過程中,調(diào)節(jié)閥是常用到的調(diào)壓設(shè)備。當(dāng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)壓時(shí),會產(chǎn)生很寬頻率范圍的噪聲,包括超聲頻率范圍的超聲噪聲。該噪聲從本質(zhì)上具備聲波的物理性質(zhì),它的大小與閥的類型、氣體流速及調(diào)壓壓差等因素有關(guān),噪聲產(chǎn)生之后會向調(diào)節(jié)閥上游和下游同時(shí)傳播。但是由于調(diào)節(jié)閥的壓差作用,氣體在節(jié)流口被緊緊地向下游壓縮,使得主要的噪聲能量以沖擊波的形式傳播到了下游,相對較少的噪聲能量向上游傳播。
對于超聲波流量計(jì),其換能器超聲脈沖都有特定的工作頻率,用于天然氣計(jì)量的超聲波流量計(jì)其脈沖頻率均在120kHz以上。換能器僅對其工作頻率的脈沖信號進(jìn)行響應(yīng),若調(diào)節(jié)閥調(diào)壓產(chǎn)生的噪聲頻率達(dá)到換能器工作頻率,并通過氣流介質(zhì)傳播到達(dá)超聲波流量計(jì)時(shí),將使得換能器無法正常檢測并分辨出工作脈沖信號,導(dǎo)致計(jì)量故障。
B、降噪措施在帶調(diào)節(jié)閥的工況場合設(shè)計(jì)使用超聲波流量計(jì)要充分考慮降噪措施。由于傳播到調(diào)節(jié)閥上游的噪聲能量遠(yuǎn)小于向下游傳播的噪聲能量,因此應(yīng)先考慮將調(diào)節(jié)閥安裝在超聲波流量計(jì)下游,并確保有盡可能大的安裝距離。
通過在超聲波流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥之間安裝一定數(shù)量的管件可以達(dá)到不同程度衰減超聲噪聲的目的〔1〕,不同管件的降噪能力。不同管件的降噪能力管件名稱降噪能力(dB)100m直管段590度彎頭5!6T形管10兩平面彎頭14管束(換熱器)20多孔板消音器24管束式消音器33,在超聲波流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥之間安裝100m的直管段和90度彎頭的降噪能力相等,但在應(yīng)用中安裝100m直管段是根本不切實(shí)際的做法。比較普遍而有效的辦法是在超聲波流量計(jì)與調(diào)節(jié)閥之間使用T形管或兩平面彎頭來衰減調(diào)節(jié)閥噪聲。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,采用T形管的數(shù)量,取決于很多因素,當(dāng)調(diào)節(jié)閥調(diào)壓壓差大于約2.067Mpa時(shí)應(yīng)考慮使用兩個或兩個以上的T形管〔3〕。另外,若輸氣工藝中有過濾器、熱交換器這樣的設(shè)備時(shí),考慮將它們安裝在流量計(jì)與調(diào)節(jié)閥之間,會獲得比使用彎頭、T形管更好的降噪作用。3)利用電子技術(shù)的手段來應(yīng)對調(diào)節(jié)閥噪聲。如在必要時(shí)通過使用更高頻率的換能器,或利用數(shù)字信號處理來加強(qiáng)對超聲工作脈沖的識別和檢測及減少外部噪聲的影響等。采用以上方法能夠起到不同程度的衰減噪聲的作用。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,根據(jù)具體情況應(yīng)考慮多種措施配合使用。將調(diào)節(jié)閥安裝在流量計(jì)下游,并使用一個或多個T形管,以及盡可能加大安裝距離是的降噪辦法。
總而言之,我們在實(shí)踐過程中要充分重視帶噪聲源情況下超聲波流量計(jì)的設(shè)計(jì)和安裝,密切關(guān)注以下幾個方面的問題,便可以有效地避{**}超聲噪聲影響流量計(jì)正常工作的情況發(fā)生:
1)將超聲波流量計(jì)安裝在調(diào)節(jié)閥上游,并盡量保證二者之間有足夠的距離;
2)在超聲波流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥之間安裝T形管等管件來達(dá)到衰減噪聲的目的;
3)了解超聲波流量計(jì)的工作頻率及調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生噪聲的頻率范圍,考慮采用更高發(fā)射頻率的超聲波流量計(jì),以改善信噪比;
4)在超聲波流量計(jì)初步設(shè)計(jì)或改造階段,加強(qiáng)設(shè)計(jì)單位工藝與儀表的溝通,以及提前向制造商進(jìn)行咨詢獲得技術(shù)支持是非常重要的;
5)通過實(shí)驗(yàn)、運(yùn)行及借鑒國內(nèi)經(jīng)驗(yàn),應(yīng)盡快完善細(xì)化我國天然氣管道行業(yè)關(guān)于超聲波流量計(jì)設(shè)計(jì)及安裝的有關(guān)規(guī)范。