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乐音对超声流量计计量机能的影响及其改良办法

来厉: 中国内地石化平台自然规律气分平台 计量检测研讨会其中 (广西 承德 诗人:刘博韬 正式起止日期:2019-06-03 10:53:19

 摘 要 针对自然气流量计量进程中超声声学噪声对超声流量计计量机能影响的?题目,在阐发超声波流量计任务道理、超声旌旗灯号处置体例、噪声产生缘由和国际外降噪手艺的根本上,从流量计自身?和工艺规划方面综合斟酌,归结了5种可有用进步超声流量计计量机能工艺降噪计划,可为操纵超声流量计计量的自然气站场计量工艺设想和革新供给参考。

 
       气体超声流量计具备精确度高、丈量规模宽、无流阻部件、可双向丈量等长处,被普遍操纵于自然气商业交代计量。颠末多年的操纵,气体流量丈量多接纳时差法超声流量计[1]。它是经由过程处置超声波旌旗灯号取得自然气流量,以是噪声声波搅扰成为影响超声波流量计靠得住性和精确度的首要身分之一[2]。国际外气体超声流量计操纵规范[3-4]也对防止流量计声学乐音提出了相干请求。今朝有针对气体超声流量计噪声影响阐发和改良办法的相干研讨,但都集合在输气站场革新和降噪手艺阐发,贫乏成套的输气站场降噪体系工艺设想计划。 
 
1 噪声源阐发
今朝在超声流量计计量体系中,噪声源首要有以下几种。 
       1)超声流量计自身产生电噪声[1],首要指情况和电路中的磁电旌旗灯号引发的搅扰,器件的热噪声引发的搅扰等。这类噪声普通是在元器件任务时才呈现,长短随机产生的。如外供电源中的高次谐波噪声;电路板布线分歧理引出的高频晶体振荡器带来的噪声。 
       2)工艺装备产生噪声,首要有调压装配、节省阀、汇管等,此中以节省件产生的节省噪声对超声流量计的影响很是为罕见。各类“无乐音”阀门经由过程将声能转换到20 kHZ的超声频段以取得听觉上的无噪,是以调压装配成了产生声学搅扰的主身分[8]。
       3)装配运转不规范产生乐音,如前后直管段配管分歧理、凸起的探头、管道内的凸起物等,都可产生噪声,增添对计量精确性的影响。 
       4)任务情况乐音影响,情况乐音引发超声流量计旌旗灯号失真。
 
2 降噪办法
2.1 流量计自身的降噪办法
针对能够会呈现的噪声搅扰,流量计出产厂家在设想中也会从多方面综合斟酌,接纳一些抗搅扰的办法[1]。 
       1)普通计量体系中调压器的主频是在 60 kHz摆布,恰当晋升换能器的频次,避开调压装配的谐振主频规模。同时,加强旌旗灯号处置单位的电容和电感滤波电路,过滤掉调压器的次谐振频次。 
       2)对流量计中的超声换能器芯片接纳手艺手腕,使其包裹在全金属构成的屏障层中间,抵当外界的电磁搅扰。 
       3)在超声换能器外部规划设想时,斟酌从机器规划件上传输过去的噪声的影响,加装减振部件。 
       4)电路板设想时,在供电电源局部增添断绝电路,选用良好的电源模块。降落电路对噪声的敏感度,削减噪声的拾取,堵截外部噪声耦合途径。对旌旗灯号处置单位的外部,接纳摹拟地和数字地地线分手的手腕,多点接地,公道布线。 
 
2.2 工艺降噪办法
2.2.1 在流量计下流公道地位装配调理装配
       因为流体活动和节省件规划影响,普通情况下,向调理阀下流传布的噪声能量比向下流传布的噪声能量更大,故应尽量将调压装配装配在超声流量计下流,并确保充足的装配间隔。调压器(阀)的任务频次凡是在30~110 kHz,而气体超声流量计的换能器频次设想在 120~200kHz,经由过程挑选较高频次的换能器,增大流量旌旗灯号与噪声的频次差,加强流量旌旗灯号和噪声的辨识度,根基能够大幅降落或消弭调压器(阀)的声学噪声影响。 
 
2.2.2 加设降噪装配
       超声波降噪器又叫消声器或消噪器,是操纵附有吸声衬里的管道及弯头,截面积俄然转变及其他声阻抗不持续的管道等降噪器件,使管道内噪声取得衰减或反射归去,从而完成消噪功效。局部降噪器和整流器一体化设想,完成降噪和整流两重功效[9-10];局部消噪器可将噪声降落约30%[11]。 
 
2.2.3 加装特别管道组件
       将必然数目标管道组件装配在调理阀与超声波流量计之间,经由过程障碍声波的传布或颠末屡次反射,削弱噪声的能量,完成降噪目标。一切的管道组件都能够衰减乐音,衰减的水平与频次相干[3]。乐音频次在 200 kHz 时,差别管道组件所具备的降噪能力见表1。
200 kHz时差别管道组件降噪能力
       由表1可知,弯头和三通可较着降落超声波乐音。在调理阀与流量计之间装配热互换器或过滤器,所阐扬的降噪感化将高于弯头和T形管。
 
3 设想计划
       在气体超声流量计的电路设想中虽已能有用防止电噪声的搅扰,但对调压器(阀)(含调压和调流)等降压节省元件所产生的声学噪声搅扰,因其随压力和流量交变及差别装配地位所构成的情况,会产生不一样的声学噪声,很难在尝试室前提下得以摹拟,以是优化工艺规划处理声学噪声搅扰题目,对气体超声流量计不变靠得住计量就显得非常首要。在设想阶段,对潜伏的噪声源停止充实论证,从场站工艺安排、装备选型等方面兼顾斟酌,从泉源上削减噪声搅扰,是气体超声流量计计量体系不变靠得住操纵的有用保证。上面先容几种经常操纵计量调压橇的工艺规划计划[12]。 
 
3.1 计量橇和调压橇单路成串
       计量橇和调压橇单路成串设想工艺安排体例,在近几年的省市级燃气输气工程设想中取得越来越多的操纵。超声流量计和调压装备之间设想单个 π 型降噪管以消减下流调压装备回传的声学噪声,具备装备规划松散、占空中积少、投资用度少的特色。工艺流程如图1所示。
计量橇和调压橇单路成串计量与调压各自自力成橇
3.2 计量橇和调压橇各自自力带有汇管
       计量橇和调压橇各自自力带有汇管这类工艺安排体例,在长输管线大型分输计量站中操纵较多。其特色是各体系模块化、集成度高、功效完整并且有相对自力性,计量橇和调压橇之间工艺设置装备摆设界面清楚,别离设有自力的计量和调压汇管,汇管之间凡是经由过程埋地的管道相连,有用地消弭调压器所产生的声学噪声。该管道安排沿纵向跨距大,场站占空中积较大,相对扶植本钱较高,对处所燃气公司等中小型企业的产业用户则显得用度投入高。工艺流程如图2所示。
 
3.3 计量橇与调压橇之间单汇管和简略单纯降噪管组合
       计量橇与调压橇之间接纳单汇管和简略单纯降噪管(一个T形管和一个弯管)组合设想,在都会燃气门站、都会管网的输配站普遍操纵。其设想特色是管线规划规划松散,经由过程简略单纯降噪管和汇管能有用消弭下流调压器(阀)带来的噪声搅扰,保证气体超声波流量计取得良好的操纵机能。该计划可削减一根汇管设置装备摆设,场站占用空中积也相对削减,对场站扶植用度投入也会降落。工艺设置装备摆设体例如图3所示。 
工艺设置装备摆设体例
3.4 计量橇与调压橇之间有共用汇管毗连
       计量橇与调压橇之间有共用汇管毗连设想计划,首要针对需改建操纵气体超声流量计计量,合适现场汇管两面出口大于 3D(D为汇管的直径)前提的工艺规划场所。这类工艺安排对气体超声波流量计的抗噪顺应性请求较高,根据今朝国际外支流品牌气体超声波流量计的手艺近况,在计量橇歧路和调压橇歧路的横向跨距间隔最少大于3D的跨距,能力消弭下流调压器(阀)带来的噪声搅扰,保证气体超声波流量计取得良好的操纵机能。此设想计划固然削减一根汇管的设置装备摆设,但场站占空中积依然较大,场站扶植用度投入降落不较着。工艺流程如图4所示。 
计量橇与调压橇之间有共用汇管毗连计量橇与调压橇经由过程Z型穿插工艺管道毗连
3.5 计量与调压橇装革新的Z型穿插
       计量与调压橇装革新的Z型穿插设想计划,经常操纵于一些原双路涡轮流量计计量调压橇装的设想革新上。这类工艺安排是经由过程Z字型穿插工艺毗连体例,降服流量计与调压器间隔太近没法安排π型降噪器,操纵管道之间的跨度来装配π型降噪器,以消弭调压器(阀)声学噪声对超声旌旗灯号的搅扰。此计划固然占空中积少,但革新施工必须在场站外部动火切割焊接,施工宁静筹办任务较关头。工艺流程如图5所示。
 
4 竣事语
       跟着超声流量计在自然气商业计量中的普遍操纵,若何有用降落或消弭噪声对计量精确性的影响已成为业界存眷的题目。在输气站场设想规范化和模块化的趋向下,用户应斟酌在特定装配前提下是不是会存在乐音搅扰,在站场设想阶段应向超声流量计出产厂家和调理阀出产厂家征询,拟定规范化的超声流量计计量调压流程,操纵各类降噪管道组件、降噪器等,综合斟酌计量体系靠得住性和扶植本钱经济性,选用保举的设想计划,能够保证气体超声流量计计量任务精确和不变运转。
 
参考文献: 
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