上游弯管对超声波流量计精度影响及整流设计

针对上游弯管流场变化对超声波流量计测量精度的影响,利用CFD对测量管道内部流场进行数值仿真模拟,并设计整流器改善由弯管导致的明显的二次流和涡流等情况,以减小超声波流量计测量误差。研究对象为基于时差法的DN15超声波液体流量计,流量范围在0.1～1.5 m~3/h内,上游弯管与流量计之间测试直管段距离为2～20D。对比超声波流量计加装整流器前后测量误差,通过实验结果验证,未整流时流量计随着直管段越短测量误差越大,安装的整流器可以改善管道内流场的速度分布,将直管段长度缩短为10D,提升超声波流量计测量误差满足在±1.5%以内,验证了数值模拟的正确性,对工程实际应用具有一定指导意义。     

超声波气体流量计的管道模型仿真和误差分析

为满足不断发展的超声波气体流量计测量精度的需要,改进传感器的设计精度和有效降低安装测试及样机调试成本,针对制约超声波气体流量计测量精度主要误差源之一的管道流场分析问题,结合计算机建模数值仿真技术及实验技术对其流场设计参数以及弯管安装条件等对超声波测量误差产生原因进行定量分析.理论研究和仿真实验结果表明,可以量化分析气体超声波流量计流场误差产生的原因、范围,并通过限定流场修止系数更有效地降低其测量误差,这项研究对该超声波气体流量计的优化设计和工程应用具有一定的指导意义.     

气体涡轮流量计性能优化的模拟与实验研究

以TRZ80气体涡轮流量计为研究对象,采用数值模拟与实验测试相结合的方法,提出了前整流器和后导流体的结构优化方案。通过对结构优化前后流量内部流场特征的分析,揭示了流量计结构与性能优化背后确切的流体力学机制。研究结果表明：前整流器和后导流体区域的压降突变与后导流体尾部的涡旋结构和回流现象是影响流量计计量性能的主要机制。优化的流量计结构可以明显减弱压降突变、涡旋结构与回流现象。优化的流量计结构既可以显著降低流量计的压力损失,又可以明显提高流量计的测量精度与稳定性,其压力损失和线性度误差分别降低了约48.58%和32.43%。研究结果有助于为今后开发与量产计量性能更好的气体涡轮流量计提供理论指导和技术支持。     

超声波气体流量计检测精度影响因素分析

在天然气的管道运输过程中,提高气体流量测量的精度是提高运输效率、避免安全事故发生的关键技术。利用流体力学仿真（CFD）方法建立组合双弯管及变径管道模型,定量计算修正系数,对双声道超声波流量计结构和安装位置对于管道内气体速度场的影响进行研究。通过仿真得出超声波流量计的最优声道位置,并结合实验验证了仿真结果的可信性。模拟结果表明,双弯管和变径管与超声波流量计的安装位置至少为10D才能保证流体充分流动;通过修正系数随雷诺数的变化情况得出双声道超声波流量计的最优声道位置为距管道截面中心0.25D处。研究结论对于不同性质气体的流量检测同样适用,为工业中气体运输检测精度的提高以及超声波流量计的优化提供了依据。     

气体涡轮流量计后导流体结构优化设计

通过数值模拟和实验测试相结合的方法,研究了LWQ80气体涡轮流量计后导流体的结构优化及其计量性能的变化规律。基于流量计内部流场特征及其流动机理的探究,分析得出造成后导流体压损的主要原因是后导流体区域的壁面边界层分离和流体流向偏转。由此提出了缩小分离区和提升导流片导流效果的优化思路,通过延长后导流体的长度和延后导流片的位置,设计了一种改进型的后导流体结构。研究结果表明：后导流体结构经过改进后,气体涡轮流量计的计量性能得到了明显提升。在流量为250 m~3/h时流量计的压损降低了20.5%左右,仪表系数的恒定性显著提高,最大示值误差降低了近2.5倍,且能有效延长流量计的使用寿命。研究结果有助于为气体涡轮流量计的结构与性能优化提供理论指导和技术支持。     

单弯管下游超声流量计的安装和测量性能研究

对大管径多声道超声流量计在单弯管下游流场中的安装和测量性能进行了数值仿真研究,分析了超声流量计在0.1 m、1 m和10 m口径下不同流速、声道数、旋转角以及前直管段长度时测量误差的变化规律。仿真结果表明,交叉声道布置形式对弯管产生的二次流所引入的横向测量误差有很好地抑制作用;对于大口径弯管下游流量测量,采用交叉4声道且将超声流量计安装在弯管下游5D位置可以获得1%的精度,且随着声道数的增多测量误差有减小的趋势;相同雷诺数时的测量误差基本相同。研究结果可为大管径多声道超声流量计的实际安装和使用提供一定的参考。     

非线性最小二乘法在多声道超声波流量计测量非理想流动中的应用

针对多声道超声波流量计在流量计算过程中应用的数值积分方法只适用于理想的充分发展流动的问题,提出在测量非理想流动时应用非线性二乘法计算最小的流速误差的平方和,流速误差平方和最小时计算得到的权重系数即为多声道超声波流量计在测量非理想流动时的最优权重系数,提高了流量计在测量非理想流动时的精度。应用计算流体力学仿真软件FLUENT对单弯管和异面双弯管下游5D和10D处的流速测量进行仿真验证,应用优化后的权重系数进行流速计算可以使测量误差减小到±0.5%以内。     

超声波流量计影响因素的分析及对策

气体超声波流量计在信号、硬件电路、流场等因素的问题,严重制约了产品的计量精度、稳定性、重复性等基本指标,制约了产品化的发展.分别从上述三方面深入研究了超声波流量计影响因素,并提出一些针对性的解决方法,对今后深入研究超声波流量,提高流量计的适应性和精度具有实际作用.     

列状多孔整流器在水平浮子流量计中的应用

流量的测量精度受流量计上游速度分布的影响极大。仪表是在流体速度充分发展的条件下设计和校正的, 而流体的扰动如偏流、二次流、旋转流都能引起系统误差。在前置管段安装整流器是解决直管段不够的有效途径。根据计算流体力学分析了水平式浮子流量计浮子抖动的原因,设计了安放在流量计内部的列状整流器,给出并比较了安装和未装整流器情况下的内部流场变化的仿真结果,同时评估了整流器的整流效果。为了验证其整流效果, 该整流器在两种不同口径的水平浮子流量计中进行现场试验,结果表明列状整流器能降低仪表的不确定度达0．5％以上。     

热式气体质量流量计预热特性的研究

针对热式气体质量流量计需要经过一定预热时间才能到达稳定的工作状态的问题,根据JJG897-1995《质量流量计》国家计量检定规程中关于示值误差计量的要求,设计气体质量流量计示值误差曲线与预热时间关系试验;并根据试验结果,提出热式气体质量流量计的合理预热时间。     

超声波气体流量计在低压环境的应用

为了验证超声波气体流量计在低压环境的工业适应性,该文自主研发了针对低压环境的矿用超声波气体流量计样机,在压力测试平台上分析了管道压力对超声波接收信号衰减的影响。主要针对负压环境下超声波信号信噪比低的特点,采用窄带滤波结合自动增益控制技术实现了超声波信号的稳定接收,采用相对阈值法结合过零检测法完成超声波渡越时间解算和流量计算。在煤矿负压管道中展开工业性试验,试验结果表明该设计方法测量精度优于±2. 86%。     

EMD算法在超声波流量检测信号处理中的应用

准确定位时差式超声波流量计中的超声波回波到达时刻是决定流量计精度的关键。文章介绍了一种利用EMD算法来对回波信号进行消噪处理,以提高测量精度的方法。     

气体超声波流量计的应用与研究

本文主要对气体超声波流量计测量的检测原理,以及影响计量精度的分析,提出气体超声波流量计准确计量的修正方法。     

上游阻流件对孔板流量计性能的影响

利用常压气体作为流动介质,以流出系数平均相对误差、线性度和不确定度为评价指标,通过实流实验,研究上游组合管件对孔板流量计测量性能的影响。根据不同的上游阻流件对孔板流量计测量精度的影响进行了实流实验研究。根据实验结果,为保证相对误差在可接受范围,给出对于不同形式的上游组合管件孔板流量计对前直管段长度的建议。     

基于Laguerre滤波的超声波流量计降噪方法研究

针对气体超声波流量计利用过零检测定位波形脉冲时的干扰因素,以及计算系统对数据处理实时性的要求,对基于Laguerre滤波的递归最小二乘（RLS）降噪算法进行了研究,实现了在处理速度与稳定性上的折中。为信号后处理提供了理想的波形,避免了波形失真导致脉冲漏检、零位判断错误等误差因素的产生,给出了实时性强、波形定位准确、系统稳定性和抗干扰性能良好的气体超声流量计信号处理算法。研究结果表明,基于此算法的气体超声波流量计经检验具备2级精度。     

时差法在超声波气体流量计中的应用研究

为了提高小管径煤矿瓦斯抽采管道的气体流量测量精度,基于时差法测量原理设计了超声波气体流量计,采用一对40 kHz的收发一体式超声波换能器作为发射和接收元件.以74HC00与非门设计的推挽式超声波驱动电路实现了低压驱动超声波换能器,并用集成红外遥控接收芯片CX20106A和单稳态触发器4013构成了信号调理电路,实现了对固定波形的稳定检测.利用高精度的时间数字转换芯片TDC-GP21作为计时芯片,实现了极低风速的测量.实验测试表明:设计的硬件电路具有良好的性能,测量风速分辨力可以达到0.1 m/s,提高了气体流量的测量精度.     

超声波流量计在节能检测中的影响因素分析

《建筑节能工程施工质量验收规范》(GB 50411-2007)要求新建建筑应进行节能检测。超声波流量计是系统节能性能检测最主要的仪器,本文结合现场实际,在实际测量的基础上,对超声波流量计的影响因素(计量精度、直管段长度、管径、壁厚、流体温度、内衬及材质、噪声等)进行了研究分析。     

天然气管道超声流量计计量方法研究

气体超声流量计是一种依据超声波在速度分布均匀的气体流场中,进行顺逆流传播时间差流量值计算的方法。由于其具有低压损、高精度和宽量程的优势,被广泛应用于天然气贸易计量场合。但是,在使用超声流量计计算流量时,由于扰流元件、管壁粗糙度等因素导致气体流速不均匀,产生计算误差。根据西气东输管道数据,选择DN500和DN1000这2种管径的管道作为研究对象,根据超声流量计测量处前后管段的流场,分析了单声道单弯头和单声道异面双弯头在不同直径、位置和流量等工况条件下,对超声流量计计量误差的影响,为准确计量天然气大管径超声流量计提供参考。     

基于时差-脉宽调制法的超声波流量计

论文设计了一款基于时差-脉宽调制法的超声波流量计。鉴于阈值法超声波流量计误识别第一波而引起测量不准确的问题,在研究基于时差法的超声波测量原理的基础上,提出将时差测量转化成脉冲宽度的测量,避免了复杂工业环境中流量计识别超声回波第一波误差问题;在分析检测原理的基础上,以MSP430F435单片机为核心,结合时差-脉宽调制电路和脉宽-电压转换电路,完成了系统硬件设计。实验结果表明:在较强噪声环境中,该流量计测量精度可达1%,达到了工业用仪器仪表0.5级的精度等级。     

基于物联网的高精度超声波气体流量监测系统设计

针对工业现场超声波流量计要求较高精度,简化现场布线,对安装现场进行监控预警又要远距离传输数据的需求,设计了一种基于物联网MQTT协议和ESP8266芯片的高精度超声波气体监控系统。使用DHT22测量温湿度、MQ-4测量甲烷浓度。为提高超声波流量计的精度,使用Z式探头安装法与MAX35104高精度气体测量芯片。采用STM32F103ZET6作为主控MCU,实现对外围电路的控制及数据处理。为实现远程控制与无线传输数据,采用ESP8266芯片通过网络传输数据。实验证明,该系统实现了测量现场的布线简化、危险环境监控和远程数据传输,可以进行气体流量测量,成本较低,可靠性高。