測量氣體的渦輪流量計鑒定標準

現(xiàn)在，用于天然氣計量的超聲流量計的校準盡可能在流量校準裝置上進行。既然幾乎所有的這些裝置使用天然氣流過管線，在通常情況下，就不可能改變影響聲速的參數，比如溫度、壓力、氣體組成。當超聲流量計使用時這些參數如果相異于校準情況下的數值，校準還能起到作用嗎？
  渦輪流量計為了定量地描述這些參數的變化對超聲流量計校準的影響，進行了一系列的仔細控制的校準實驗。第一步的實驗包括在西南研究院（ SwRI  ）的高壓回路中使用壓力 2.8MPa （ 400psi ）的天然氣介質校準一臺 200mm （ 8inch ）和一臺 300mm （  12inch ）的超聲流量計。作為附加的參考， 200mm 和 300mm 的渦輪流量計也應用于回路中。然后把流體介質改為氮氣，聲速變化了  16% ，數值上等效于天然氣 4.6 MPa （ 677psi ）的壓力。
  為了進一步試驗壓力對超聲流量計校準的影響，在壓力從 1.4MPa （ 200psi ）到 7MPa （ 1000psi  ）的范圍內，使用氮氣對口徑 300mm 的流量計進行了一系列的統(tǒng)計聲速測量。測量值表明在這個壓力范圍內聲速的變化在計算值的 0.03% 以內。
  此外，對溫度和流體介質的變化導致的聲速的變化，進行了進一步的實驗。用天然氣在 21 ℃（ 70 ℉ ）和 10 ℃（ 50 ℉  ）進行校準實驗，用氮氣在 21 ℃（ 70 ℉ ）和 32 ℃（ 90 ℉  ）下進行。對每一系列的校準，對比平均校準曲線，得出變化對校準的影響。在滿足期望的裝置和流量計再現(xiàn)性條件下，超聲流量計的校準對聲速的變化、溫度和壓 力的變化都沒有反應。當用于校準的流體介質從天然氣變化到氮氣時，觀察到的微小的變化是由于對這兩種氣體使用的狀態(tài)方程不同。
 這些測試結果證明如果超聲流量計在一套條件下的校準程序是可行的，在另外的條件下使用也可以，包括用不同的氣體介質。
 2 引言
 用于關聯(lián)交易的天然氣計量用超聲流量計的原理是通過測量氣體的超聲波傳播時間。超聲波在與流體流向一致時，傳播時間要小于逆流時的情況。兩種狀態(tài)下的傳播時間差用于計算氣體流動的平均速率。實際的體積流量可用下式表示：

 這里 K= 流量計的儀表系數，△ T= 傳播時間差，T1= 順流時的傳播時間，T2= 逆流時的傳播時間
  渦輪流量計由于這個流量方程式中只包括了流量計的物理學結構尺寸和傳播時間，它獨立于流動氣體中的聲速（ SOS  ）。因此，就可以作出假設：氣體流速的測定獨立于影響氣體中聲速的因素，比如溫度、壓力和氣體組成。如果這個假設不正確，超聲流量計在不同于現(xiàn)場運行條件 下的校準的有效性就值得考慮。
 首先，對超聲流量計氣體速度的測定獨立于聲速，但可能由于下列原因還有一些次要的影響。

    聲阻改變了信號對氣體的耦合；
    雷諾數的變化。雷諾數正比于特定的重力（ SG ）與粘度的比值；
    信號的波長（ WL ）隨氣體組成變化而變化。

 在不同的介質下留意這些參數是饒有興趣的。下列的表格是針對標準條件，注意對一給定的管徑大小和流速，雷諾數幾乎是個常數。
<p align="center">表1 氣體性質

 當從天然氣改變?yōu)榭諝饣蛘叩獨猓S多氣體性質會變化，比如聲速、特定的重力和粘度。然而，由于它們也隨溫度和壓力變化，超聲流量計在操作條件的范圍內在氣體性質上就有可以想象得到的交迭，表明偏離標準條件不是那么重要。

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