多声路超声流量计积分模型的校准方法研究.pdf

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多声路超声流量计积分模型的校准方法研究

多声路超声流量计积分模型的校准方法研究 胡鹤鸣 孟 涛 王 池 李春辉 (中国计量科学研究院,北京100013) 摘要多声路超声流鼍计属于速度式流量计,其积分模型的准确度对整个流量计测鼍准确度有着十分重要 的影响,需要进行校准。根据网管紊流理论,得到了不同条件下的流速分布曲线,分析了管道卣径、粗糙度、平均流 速等=三个因素对多声路流量计积分误差的影响。对于实际应用中的流量计,管道直径不变,而流量与粗糙度可能 随时间变化,并导致积分误差的变化,流量计校准时可将其引入不确定度评估中。 关键词超声流量计;多声路;积分误差;校准方法 1000一0771.20lO.06.001 DoI:10.3969/j.iSSrL 存在差异的特性,测量超声波顺流与逆流传播的时 0 引言 间,得到相应卢路线上的平均轴向速度(简称声路 超声流量计在测量精度、可靠性、压力损失、维 速度)。对于单声路流量计,截面平均流速与该声 护费用以及制造成本等方面有着独到的优势,特别 路速度存在特定关系,但易受到流速分布廓形的影 是在中、大口径管道流量计量得到了越来越广泛的 响。为了提高流量计的测量准确度,在待测截面上 应用。超声流量计属于速度式流量计,在待测截面 平行地布置多条卢路,获得的声路速度可以代表待 上平行地布置多条声路,获得的声路速度可以加权 测截面上相应平行条带内的平均速度,如图1所示, 计算流量。声路速度的测量只受限于长度和时间 并依据各条带所占的权重系数∞i,用加权求和的方 两个基本量,可以实现很高的测量准确度,但是由 法计算流量… 有限的声路速度积分得到流量的数值过程总是存 ,v (1) 在积分误差,成为流量计准确度的一个重要影响 Q=R·∑∞;·瓦(,,;)·2扣2一Y; 因素。 式中:R为管道半径;声路高度Y;=tiR;相对声路高 超声流量计要求上下游具有一定的直管段长 度ti和相应的权重系数∞;可以在相关规程上查到, 度,是为了保证流量计管段流场简单、平顺,尽量降 低积分误差,但即使流量计满足理想的安装条件, 计算021 积分误差也不能完全消除。因此,流量计的积分模 ;胛 型必须进行校准。流量计满足直管段要求时可以 ti_c08尚,i“,2,…,N 认为流动为充分发展的网管紊流,其流速分布为旋 1 兀 .2 in ,.、 ∞i j订1 【z, 2-7ii‘j汀了81n 转轴对称结构。在这种理想流动条件下,积分误差 V1 。i 只与流速分布和声路布置形式有关,可以利用这些 式中:Ⅳ为声路数。 声路速度值及其相应的流量值,进行流量计积分模 利用有限数量的声路速度信息还原整个截面 型的校准。 上的流量必定存在积分误差。在声路数为Ⅳ时,若 1 多声路流量计的积分误差 过程具有2N—l阶代数精度,即若实际声路速度分

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