超聲波流量計在煤層氣流量計量中的應用
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1超聲波流量計的測量原理
超聲波流量計由超聲波轉換器將電能轉換為超聲波能量，以一定的方式發(fā)射并穿過被測流體，接收器接收到超聲波信號，供顯示積算儀顯示和積算，實現(xiàn)流量的檢測顯示。
超聲波流量計的2個超聲波換能器(又稱超聲波探頭)分別安裝在管道外壁兩側，以一定的傾角對稱(見圖la)或在同側(見圖1b)。
按測量參數(shù)的不同，其測量原理可分為時差法、頻差法和相位差法3種，僅介紹常用的前2種類型。以圖la為例，傳感器與管線法線的角度為θ1 , δ為管道壁厚，D為管道公稱直徑。超聲波脈沖信號的傳播速度為c，流體速度為v，2個傳感器(T1和T2)之間的連線與天然氣流動方向的夾角為θ，則超聲波速度在天然氣流動方向上的分量vcosθ，與流體速度疊加后的合速度為c±vcosθ。即當超聲波水平速度分量方向與流體流速方向一致時，兩者的合速度為c+vcosθ，反之為c- v cosθ。
1.1 差法計量原理
當T1發(fā)射T2接收時，T1到T2的傳輸時間：
當T2發(fā)射T1接收時，T2到T1的傳輸時間：
整理后得到：
則兩個方向的頻率差：
從(4)式可見，測到頻率差即可得到氣體流速v，由此可計算出體積流量，即：
進而可得到天然氣的日產(chǎn)量公式：
1.2時差法計量原理
對(3)式整理得：
這樣測到時間差t12和t21,兩個時間參數(shù)，即可求得氣體流速v，從而得出天然氣日產(chǎn)量公式：
從(6)、(8)式可以看出，利用超聲波流量計測得的天然氣日產(chǎn)量Q與超聲波脈沖信號速度無關。
2 性能特征
超聲波流量計與孔板、渦輪、渦街等傳統(tǒng)流量計相比，具有適應性強，操作方便等特點(見表1)。
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