由于超聲波流量計包含較低維修成本、較高計量精度及自帶診斷功能等優(yōu)點的緣故,故而在天然氣計量領(lǐng)域中的應(yīng)用得到了很好的普及。但是,因多種問題的影響,導(dǎo)致超聲波流量計在實際運用中時常會出現(xiàn)計量偏差甚至停止的故障。對此,分析調(diào)節(jié)閥高頻噪聲的產(chǎn)生及其對超聲波計量的影響并對其改進有著十分深遠的意義。
1.調(diào)節(jié)閥高頻噪聲的產(chǎn)生及其對超聲波流量計計量的影響
調(diào)節(jié)閥這一調(diào)壓設(shè)備在天然氣管道輸氣生產(chǎn)過程中的應(yīng)用十分普及,在其調(diào)壓過程中,會有頻率范圍很寬的噪聲及超聲頻率范圍的超聲噪聲產(chǎn)生。這類噪聲有著與聲波相似的物理性質(zhì),而閥的類型、調(diào)壓壓差及氣體流速等是決定其噪聲大小的主要因素,當(dāng)噪聲形成后會同時朝著調(diào)節(jié)閥上游及下游的方向進行傳播。然而受調(diào)節(jié)閥壓差作用的影響,氣體到達節(jié)流口時會被壓縮至下游,導(dǎo)致下游承受了以沖擊波形式傳播而來的主要噪聲能量,而傳播至上游的噪聲能量相對較少。超聲波流量計內(nèi)換能器超聲脈沖的工作頻率都是特定的,在天然氣計量中所采用的超聲波流量計通常都有著不低于120kHz的脈沖頻率。換能器工作頻率的脈沖信號是其主要響應(yīng)對象,經(jīng)過調(diào)節(jié)閥調(diào)壓所形成的噪聲頻率與換能器工作達到一致的頻率且在氣流介質(zhì)的幫助下朝著超聲波流量計傳播并到達時,會導(dǎo)致?lián)Q能器的檢測出現(xiàn)故障,也無法將工作脈沖信號準(zhǔn)確分辨,以致于計量出現(xiàn)問題。
而當(dāng)噪聲形成時,調(diào)節(jié)閥上游和下游便會成為其同時傳播的方向,故而若是僅在調(diào)節(jié)閥之前安裝超聲波流量計并不能將調(diào)節(jié)閥噪聲對流量計造成的干擾消除。有研究成果表示,在流量計下游安裝調(diào)節(jié)閥,遠離調(diào)節(jié)閥的傳感器與接近于調(diào)節(jié)閥的傳感器相比較時,所受到的噪聲干擾通常會小2~4倍。如某條天然氣管道有著200mm的公稱直徑,氣體是以20m/s的流速流過調(diào)節(jié)閱,由此可知流量為0.628m3/s,當(dāng)壓力下降至10kPa時,會有6.28kW的能量損耗,噪聲大小與該能量損耗之間的關(guān)系為正比。相對于普通超聲波流量計而言,若采用的儀表為本安型,那么2W為電氣回路的ZUI高能量,相對于該能量的損耗而言有著明顯的差距,對此,就必須采取相應(yīng)的措施確保儀表信號能對噪聲干擾產(chǎn)生一定的抵抗能力。
2.噪聲影響的改進對策
2.1安裝調(diào)節(jié)閥,確保安裝間距
相對于朝著調(diào)節(jié)閥下游傳播的噪聲能量而言,朝著調(diào)節(jié)閥上游傳播的噪聲能量更小,故而應(yīng)將超聲波流量計下游作為主要調(diào)節(jié)閥的主要安裝位置,同時要確保安裝距離足夠大。流量計的測量精度在正常情況下有著十分重要的作用。若是無法保障精度,那么借助流量計對某個有噪聲存在的調(diào)節(jié)閥流量進行測量時,所得到的結(jié)果必然是錯誤的。對此,要想為測量的*度提供保障,就必須對流量計識別、檢測聲脈沖的性能進行改善,并將其信號過濾能力提高。
2.2加裝管件,加強降噪能力
將一定數(shù)量的管件安裝在調(diào)節(jié)閥與超聲波流量計之間,能將超聲噪聲不同程度的衰減目的實現(xiàn),各個管件所具備的降噪能力如下表1所示。
如表1所示,采用90度彎頭和100m直管段安裝至調(diào)節(jié)閥網(wǎng)與超聲波流量計之間有著相同的降噪能力,然而實際中無法采用100m直管段。通常都是借助T形管或是兩平面彎頭安裝至調(diào)節(jié)閥與超聲波流量計之間,以此將調(diào)節(jié)網(wǎng)噪聲降低。實際過程中影響T形管應(yīng)用數(shù)量的因素有很多,如調(diào)節(jié)閥調(diào)壓壓差不低于2.067MPa時,采用的T形管數(shù)量ZUI低應(yīng)為兩個。而若是在調(diào)節(jié)閥與流量計之間安裝熱交換器或過濾器,所發(fā)揮的降噪作用高于彎頭和T形管。
2.3安設(shè)消噪器,確保正常運行
消噪器主要是借助與流量計有著一致波長的單一的復(fù)合型小反射設(shè)備、泡沫或具備彈性、粘性的部分設(shè)備將噪聲消除這一目的實現(xiàn)。有研究表明,通過該方式能將噪聲降低約30%。消噪器可在流量計下游直接安裝,法蘭連接并不會對流量計精度造成影響。超聲波消噪器時常會有堵塞或一定壓力降的情況出現(xiàn),使其優(yōu)勢受損,然而這些問題相對于調(diào)節(jié)閥較大壓力降而形成的噪聲而言十分微弱。借助消噪器對噪聲進行降低普遍用于海上平臺等空間受限的情況。
3.結(jié)束語
超聲波流量計完成安裝后若是進行再次改造,不但具有較大的難度,且會消耗大量的資金。因此,在對超聲波流量計進行設(shè)計時,應(yīng)對來自于調(diào)節(jié)閥的噪聲影響給予重視。應(yīng)確保將調(diào)節(jié)閥上游作為超聲波流量計的安裝位置同時盡量借助管道或其他設(shè)備對調(diào)節(jié)閥與流量計進行隔離。
