由于超声波流量计包含较低维修成本、较高计量精度及自带诊断功能等优点的缘故,故而在天然气计量领域中的应用得到了很好的普及。但是,因多种问题的影响,导致超声波流量计在实际运用中时常会出现计量偏差甚至停止的故障。对此,分析调节阀高频噪声的产生及其对超声波计量的影响并对其改进有着十分深远的意义。
1.调节阀高频噪声的产生及其对超声波流量计计量的影响
调节阀这一调压设备在天然气管道输气生产过程中的应用十分普及,在其调压过程中,会有频率范围很宽的噪声及超声频率范围的超声噪声产生。这类噪声有着与声波相似的物理性质,而阀的类型、调压压差及气体流速等是决定其噪声大小的主要因素,当噪声形成后会同时朝着调节阀上游及下游的方向进行传播。然而受调节阀压差作用的影响,气体到达节流口时会被压缩至下游,导致下游承受了以冲击波形式传播而来的主要噪声能量,而传播至上游的噪声能量相对较少。超声波流量计内换能器超声脉冲的工作频率都是特定的,在天然气计量中所采用的超声波流量计通常都有着不低于120kHz的脉冲频率。换能器工作频率的脉冲信号是其主要响应对象,经过调节阀调压所形成的噪声频率与换能器工作达到一致的频率且在气流介质的帮助下朝着超声波流量计传播并到达时,会导致换能器的检测出现故障,也无法将工作脉冲信号准确分辨,以致于计量出现问题。
而当噪声形成时,调节阀上游和下游便会成为其同时传播的方向,故而若是仅在调节阀之前安装超声波流量计并不能将调节阀噪声对流量计造成的干扰消除。有研究成果表示,在流量计下游安装调节阀,远离调节阀的传感器与接近于调节阀的传感器相比较时,所受到的噪声干扰通常会小2~4倍。如某条天然气管道有着200mm的公称直径,气体是以20m/s的流速流过调节阅,由此可知流量为0.628m3/s,当压力下降至10kPa时,会有6.28kW的能量损耗,噪声大小与该能量损耗之间的关系为正比。相对于普通超声波流量计而言,若采用的仪表为本安型,那么2W为电气回路的ZUI高能量,相对于该能量的损耗而言有着明显的差距,对此,就必须采取相应的措施确保仪表信号能对噪声干扰产生一定的抵抗能力。
2.噪声影响的改进对策
2.1安装调节阀,确保安裝间距
相对于朝着调节阀下游传播的噪声能量而言,朝着调节阀上游传播的噪声能量更小,故而应将超声波流量计下游作为主要调节阀的主要安装位置,同时要确保安装距离足够大。流量计的测量精度在正常情况下有着十分重要的作用。若是无法保障精度,那么借助流量计对某个有噪声存在的调节阀流量进行测量时,所得到的结果必然是错误的。对此,要想为测量的*度提供保障,就必须对流量计识别、检测声脉冲的性能进行改善,并将其信号过滤能力提高。
2.2加装管件,加强降噪能力
将一定数量的管件安装在调节阀与超声波流量计之间,能将超声噪声不同程度的衰减目的实现,各个管件所具备的降噪能力如下表1所示。
如表1所示,采用90度弯头和100m直管段安装至调节阀网与超声波流量计之间有着相同的降噪能力,然而实际中无法采用100m直管段。通常都是借助T形管或是两平面弯头安装至调节阀与超声波流量计之间,以此将调节网噪声降低。实际过程中影响T形管应用数量的因素有很多,如调节阀调压压差不低于2.067MPa时,采用的T形管数量ZUI低应为两个。而若是在调节阀与流量计之间安装热交换器或过滤器,所发挥的降噪作用高于弯头和T形管。
2.3安设消噪器,确保正常运行
消噪器主要是借助与流量计有着一致波长的单一的复合型小反射设备、泡沫或具备弹性、粘性的部分设备将噪声消除这一目的实现。有研究表明,通过该方式能将噪声降低约30%。消噪器可在流量计下游直接安装,法兰连接并不会对流量计精度造成影响。超声波消噪器时常会有堵塞或一定压力降的情况出现,使其优势受损,然而这些问题相对于调节阀较大压力降而形成的噪声而言十分微弱。借助消噪器对噪声进行降低普遍用于海上平台等空间受限的情况。
3.结束语
超声波流量计完成安装后若是进行再次改造,不但具有较大的难度,且会消耗大量的资金。因此,在对超声波流量计进行设计时,应对来自于调节阀的噪声影响给予重视。应确保将调节阀上游作为超声波流量计的安装位置同时尽量借助管道或其他设备对调节阀与流量计进行隔离。
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