超声流量计时间测量准确度评估

对两台DN1000口径的18声路超声流量计的时间测量误差大小、检测方法和误差来源进行了深入分析。通过对比实测超声传播时间和理论传播时间的方式得到流量计时间测量误差。研究表明流量计的时间测量相对误差为声速测量相对误差的相反数,流量计声速测量误差可以作为其时间测量误差的直观检验方法。通过声速测量重复性实验和探头位置互换实验对流量计时间测量误差的来源进行了深入分析,实验结果表明计时系统测量误差和探头声楔内延时是时间测量误差的主要贡献因素。     

超声流量计系统延时检定方法研究

非实流校准是针对大口径超声流量计的检定和校准技术.本文详细描述了用于超声流量计时间测量准确度检定的设备原理及温度修正方法.通过使用不同声道距离的检定数据验证了本检定方法测量数据的一致性.将超声流量计设置产生1000ns的系统延时,并使用检定装置对设置延时前后的超声流量计进行检定,得到延时差与设置延时量非常吻合,验证了本检定方法的准确性.     

探头局部扰流对超声流量计测量结果影响

插入式探头安装方式会对超声流量计内部流场产生扰动,进而影响测量结果。在高压空气流量标准装置上对DN100 mm和DN200 mm的气体超声流量计进行标定,结果显示探头局部扰流对超声流量计会产生负向误差,管道口径越小,局部扰流引入的误差越大。DN100 mm超声流量计在3～27 m/s的流速范围内的测量误差在–1.5%～–3%之间,而DN200 mm的超声流量计在1.4～13 m/s的流速范围内的测量误差在–1.2%～–2.1%之间。分析不同压力、不同流速下探头局部扰流对超声流量计测量结果的影响规律,并基于流速和测量误差对实验结果进行曲线拟合,提供了拟合曲线的数学模型。     

超声测流装置的实验室测试与优化

为提高大口径管道流量在线校准的准确度,建立了一套多声道超声测流装置,对其现场探头定位安装及几何测量方法进行了优化,并在研究流量计算模型的基础上进行了不同探头插入状态的实验室测试。在DN400的管道上安装交叉4声道超声探头,测试了3种探头插入状态,通过分析流量测量误差来得到最优化方案。实验表明,探头插入状态显著影响装置流量测量误差,随着插入深度的增加流量测量结果逐渐增大,但即使全突状态流量依然偏小;3种状态中全缩线性较好,经过系数修正后,全缩状态下超声测流装置计量准确性最高,达到0.2级;超声测流装置经过实验室测试与优化,可以满足1.0级大口径管道流量在线校准的要求。     

四声道超声波气体流量计自动增益控制电路设计

随着国民经济的迅速发展,冶金、化工等各部门对气体大流量的准确测量要求日益迫切。为了满足气体流量测量准确度不断提高的要求,超声波气体流量计被广泛应用于气体流量的检测与标定中。在超声波气体流量计的测量方法中应用最广泛的是时差法．时差法超声波气体流量计是通过测量超声波信号在流体中顺流和逆流传播时间之差来计算气体流速的,它具有准确度高、非接触测量、宽量程、无压力损失、安装使用简单等特点,     

基于超声传播时间法的水轮机流量测量不确定度

流量是水轮机绝对效率评价的关键要素,不确定度是评定流量的重要指标。对比了典型的水轮机流量测量方法,针对其中超声传播时间法的不确定度评定问题展开了研究。采用全站仪建立精确的管道三维模型,并通过测量探头与管道的相对位置关系,实现了几何参数的校准,获得了良好的不确定度水平;结合对超声传播时间量和流量积分的合理估计,给出了超大口径流量测量不确定度评定方法,对超大口径流量计不确定度评定提供了有益的补充。     

三峡电厂超声流量计几何参数的测量与分析

利用全站仪自动测量系统对三峡电厂大口径多声道超声流量计进行几何参数测量分析.测量系统可以引导全站仪自动测量管壁点和探头点,并进行柱面拟合给出测量管段及探头几何位置的完整描述,降低了几何参数测量结果的不确定度.通过对校准数据与流量计置入的出厂数据比较发现,一部分厂家测量的几何参数存在一定误差需修正处理,说明严谨的安装和几何参数测量对超声流量计非常重要;另外空管测量的几何参数与实际运行状态之间也存在不可忽略的差异,需予以关注和修正.     

超声波明渠流量计的设计

介绍了超声波明渠流量计的工作原理和设计方法,采用带校准杆的超声探头测得高精度的液位信息,再将液位信息与堰槽类型尺寸相结合换算得到流量信息。超声波明渠流量计的测量精度取决于液位测量的精度,采用带校准杆的探头可消除环境变化对声速的影响,并通过数字信号处理算法实现了液位信息的精确测量。     

大口径超声流量计声速现场校准技术改进

声速校准是大口径超声流量计现场校准中的重要项目,用于检测流量计计时系统,流量计处水温的测量水平是校准不确定度的主要决定因素.在三峡地下电站安装流量计的现场中,2支定制的温度传感器被安装到位于水轮机进水口的流量计处,通过在水轮机不同工作状态下进行测试,并与原有测温方式进行对比,该方法可使现场声速校准的不确定度缩小一半.在设计、安装阶段,在使用现场为不可拆卸的流量计配备配套校准仪器,是解决流量计现场校准难题的一条有效途径.     

大口径超声流量计延时误差的安装前校准

大口径多声道超声流量计在水利、水电行业应用非常广泛,但由于发展时间较短,检定校准方法上存在不足。流量计除将声波在水中的传播时间t外,还会把测量系统中软件、线路、换能器等产生的延时引入流速计算,产生延时误差。利用延时校准装置,对溪洛渡电厂用流量计进行安装前校准。实验得到的单声道延时误差最大为0.15％,经过加权平均计算得到的流量误差为0.06％,校准结果用于该流量计的修正。     

多通道超声波气体流量计的数学模型

在超声波气体流量计的实际测量中,多种不同因素引起流量测量的误差,其中流场分布是引起误差一个很重要的原因。采用多通道流量计可以较好地克服这一影响。但由于流体具有粘滞性,管道截面上不同半径处的流体速度各不相同,所以声通道测量的流体平均流速与实际管道中流体的面平均流速仍存在差异。对多通道超声波气体流量计的数学模型进行了研究,通过理论计算多通道超声流量计各通道的动力校正因子及权系数,由测得的若干超声传播路径上的线平均流速计算得到面平均流速,从而提高流量的测量精度。并将此应用于研制的四通道流量计中,进行了实验验证。     

基于收缩流动的气体超声流量计声道稀疏化及测量方法

为了提高低声道数超声流量计的准确度水平,在传统超声流量计的基础上设计了一种具有收缩流动结构的低声道数超声流量计。采用数值模拟研究了渐缩管中收缩流动的流场特征,确定了渐缩管的几何参数及超声探头的安装方式。通过空气实流实验,研究了单声道及双声道在收缩流动条件下流量计量的基本特性。在流量范围27~432m3/h,管径范围100~150mm进行了实验验证。结果表明:收缩流动的数值模拟结果与理论模型相吻合,当渐缩管的收缩比由2增大为6,被测流场均匀区占比显著增大;当收缩比固定不变时,随着流量的增大,边界层厚度显著降低。通过实流实验比较不同结构和配置超声流量计的测量结果,发现单声道收缩管超声流量计的准确度水平显著优于传统单声道气体超声流量计,与传统双声道气体超声流量计的准确度水平相当。     

基于动态可变阈值的低功耗单声道气体超声波流量计

为克服气体涡轮流量计存在压损和需定期校准的缺点,研制了耐高压低功耗单声道气体超声波流量计.针对换能器因阻抗不匹配造成的回波信号质量差的问题,分析了回波信号的特征,提出了动态可变阈值和过零检测的数字信号处理方法.该方法可精准定位回波信号特征点.研制了以STM32为核心的低功耗气体超声波流量变送器.变送器采用了新的激励方式...     

基于双声道的低压超声气体流量计数据融合方法

针对双声道的超声流量测量计测量低压中小管径流量时,超声波信号在低压气体中衰减大、信噪比低,导致某一声道的测量数据产生较大误差或错误,从而降低超声气体流量计测量的准确性和稳定性的问题,提出了一种时差法的双声道超声流量计数据融合方法。该方法首先对单一声道的时差数据进行粗大误差剔除和流量计算后,然后对数据进行预估处理获得流量状态,最后采用改进的卡尔曼融合方法计算管道内的平均流量,从而实现双声道气体超声流量计的数据融合和故障的判断。实验证明该方法的测量相对误差和重复性分别为-0.58%和0.21%。     

G2.5超声波燃气表的仿真与实验研究

超声波流量计在中低压燃气测量领域中,由于燃气压力小、流量变化大、流速低等因素会导致其测量精度低。针对以上问题,设计两种不同的基表结构,通过流体动力学仿真计算,获得了两种基表结构在不同流量点的流场分布,通过对超声波传播路径区域的流场速度的大小和分布均匀性分析,确定更为合理的测量管路结构。最后通过设计相关实验,验证了流场仿真分析的合理性。     

6 种典型流场中超声流量计校准系数随企业污染源烟气排放量变化研究

采用计算流体力学方法,对6种典型流场中超声流量计校准系数随企业污染源烟气不同流速变化的规律进行研究。分析不同负荷下超声流量计校准系数相对标准偏差在不同声道角度、管道直径、声道布置形式、上游直管段长度、管道形式时的变化规律。通过国家烟道流量计量标准装置进行实验验证,验证结果表明:不同负荷下校准系数相对标准偏差均未超过1%,且可以通过单负荷校准实现对烟道超声流量计的校准。     

超声波流量计及其在火力发电厂中的应用

火电厂中的循环水系统具有管径大、流速低等特点,常规测量仪器难以测准其流量,造成循环水泵电耗较大。通过分析两种不同类型时差法超声波流量计的基本原理,说明了现场应用超声波流量计可能遇见的问题,并对其常见故障和解决措施进行了归类分析。现场实际应用表明,使用超声波流量测量系统具有高集成度、反应速度快、测量准确度高等特点。     

基于超声回波能量峰值点拟合的气体超声波流量计信号处理方法

针对气体超声波流量计信号处理中难以找到稳定特征点的问题,从回波信号能量的角度出发,研究了回波信号能量的变化规律。回波能量信号轮廓的上升段中间部分比较稳定且中间部分包络线斜率相对较大,近似一条直线。因此,提出一种基于回波能量峰值点拟合的信号处理方法,即连接回波能量信号上升段相邻的峰值点并求得各连线的斜率,选取斜率较大的4条连线作为特征直线,将这4条特征直线对应的右端点作为特征峰值点,并拟合成一条直线,以该直线与x轴的交点作为特征点,从而计算出超声波的传播时间。在基于FPGA和DSP的双核心系统上实时实现该信号处理方法,并在国家认可的检测机构进行标定实验,结果表明:基于回波能量峰值点拟合信号处理方法的双声道气体超声波流量计系统达到1级精度,可测流量范围为30~1200m³/h。     

基于机器学习算法的超声流量计使用中检验

为保证使用中超声流量计的准确度,基于随机森林算法,建立了超声流量计使用中检验预测分析模型。研究了超声流量计使用中检验程序。首先,获取超声流量计的信号质量数据、流态指标数据、以及计量性能数据;其次,采用随机森林算法对使用中超声流量计的流量偏差进行预测,预测值与真实值的偏差在0.76%以内,分析了影响使用中超声流量计测量准确度的各数据对超声流量计性能的影响程度;最后,对预测模型的不确定度进行分析,其扩展不确定度U=0.92%~0.22%(k=2)。