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调节阀高频噪声对超声波流量计计量的影响及改
时间:2020-10-25 06:00 点击次数:35

  超声波流量计因其维护成本低、计量精度高、诊断功能完备而被广泛应用于天然气计量领域。然而,由于各种问题的影响,超声波流量计在实际应用中经常会出现测量偏差甚至停止的故障。因此,分析调节阀的高频噪声及其对超声波测量的影响,并加以改善,具有深远的意义。

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  1.调节阀高频噪声的产生及其对超声波流量计测量的影响

  调节阀是一种压力调节装置,广泛应用于天然气管道输气的生产过程中。在压力调节过程中,会出现频率范围较宽的噪声和超声频率范围的超声噪声。这种噪声具有与声波相似的物理性质,阀门的类型、压差和气体流量是决定噪声的主要因素。当噪声形成时,它将在调节阀的上游和下游方向传播。但受调节阀压差的影响,气体到达节流口时会被压缩到下游,导致下游承受以冲击波形式传播的主要噪声能量,而传播到上游的噪声能量相对较小。超声波流量计中换能器的超声波脉冲工作频率是特定的,用于天然气计量的超声波流量计通常具有不低于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。当调节阀产生的噪声频率达到与换能器工作频率相同的频率,并借助气流介质传播到达超声波流量计时,会导致换能器检测失败,无法准确区分工作脉冲信号,造成计量问题。

  当噪声形成时,调节阀的上下游将成为其同时传播的方向。因此,如果超声波流量计只安装在调节阀之前,调节阀噪声对流量计的干扰是无法消除的。一些研究结果表明,当调节阀安装在流量计下游时,远离调节阀的传感器的噪声干扰通常比靠近调节阀的传感器的噪声干扰小2~4倍。如果天然气管道公称直径为200mm,气体以20m/s的流量流过调节阀,可以看出流量为0.628m3/s,当压力降至10kPa时,会有6.28kW的能量损失,噪声级与能量损失成正比。与普通超声波流量计相比,如果使用的仪器是本质安全型的,那么2W就是电路中ZUI的高能,这与能量损耗明显不同。因此,需要采取相应的措施,保证仪器信号能够产生一定的抗噪声干扰能力。

  2.噪声影响的改善措施

  2.1安装调节阀,确保安装间距

  与调节阀下游传播的噪声能量相比,调节阀上游传播的噪声能量较小,因此超声波流量计的下游应作为主调节阀的主要安装位置,安装距离应足够大。流量计的测量精度在正常情况下起着非常重要的作用。如果不能保证精度,用流量计测量有噪声的调节阀流量时,结果一定是错误的。因此,为了保证测量程度,有必要提高流量计识别和检测声脉冲的性能,提高其信号滤波能力。

  2.2安装管件以增强降噪能力

  调节阀和超声波流量计之间安装一定数量的管件,可以不同程度地衰减超声波噪声。各管件的降噪能力如下表1所示。

  如表1所示,安装在调节阀网和超声波流量计之间的90度弯头和100米直管段具有相同的降噪能力,但100米直管段在实际中不能使用。通常通过丁字管或两个平面弯头安装在调节阀和超声波流量计之间,以降低调节网络的噪声。影响实际工艺中使用的t管数量的因素很多。例如,当调节阀的压差不低于2.067兆帕时,当ZUI较低时,使用的t管数量应为两个。如果在调节阀和流量计之间安装热交换器或过滤器,降噪效果要高于弯头和T型管。

  2.3安装噪声消除器,确保正常运行

  噪声消除器主要是通过单一复合小反射设备、泡沫或一些与流量计波长相同的弹性和粘性设备来消除噪声。研究表明,这种方法可以将噪声降低30%左右。噪声抑制器可以直接安装在流量计的下游,法兰连接不会影响流量计的精度。超声波消噪器往往存在堵塞或一定的压降,削弱了其优势。但是这些问题与调节阀压降大带来的噪音相比是非常微弱的。在空间有限的情况下,如海上平台,通常采用噪声消除器降噪。

  3.结束语

  超声波流量计如果安装后再进行改造,不仅难度大,还会耗费大量资金。因此,在设计超声波流量计时,应注意来自调节阀的噪声的影响。调节阀的上游应作为超声波流量计的安装位置,调节阀应尽可能通过管道或其他设备与流量计隔离。

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