登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
摘要:随着国家煤改气工程的推进,对天然气管道运输及测量技术的要求也越来越高。超声波流量计因测量稳定、压力损失小以及安装简便等特点使其在石油化工、冶金、电力等工程领域的应用越来越广泛。在当今多种超声波流量计中,时差法超声波流量计是应用最为广泛的,其检测原理是计算声道传播路径上的平均速度,并通过修正系数补偿的方式来得出管道的截面速度。然而,超声波流量计的测量精确度会受到诸多因素的影响,如输送流体的性质、管道内流体雷诺数、流量计的安装位置和声道位置等,这些参数的变化都会对超声波流量计测量时间差造成影响。
1导言
随着天然气运输贸易的发展,天然气需求量将越来越高。当前运输天然气最常见的方式就是通过管道运输,因此对天然气输送量的精确监测对于预防管道泄漏等安全事故有着重要意义。而从当前研究文献来看,关于超声波流量计在天然气流量监测测量中的精度影响因素报道比较少见。天然气由于密度、黏度均低于空气,因此在相同实验条件下其管道内流体速度分布也会有很大区别。
2检测原理
2.1超声波流量计测量原理
通过流量计上、下游探头来测量超声波在气体管道的顺流、逆流响应时间,得出体积流率的计算公式如下:
式中,vm———管道截面速度
vL———声道上流体平均线速度
L———流量计探头之间的声道长度
t1和t2———分别表示管道内流体顺流、逆流的传播时间
θ———声道与管道轴线的夹角
Q———管道内流体的体积流量
A———管道的横截面积
K———修正系数
2.2管道内气体速度分布
由于气体的黏度作用,管道截面处流体速度呈梯度分布,管道中心轴线处流速最高,贴近管道壁面处流速为0,当管道内任意位置截面处气体速度分布情况相同,则认为气体流动达到充分发展。根据雷诺数大小可以将流体流动状态分为2种,即层流状态和湍流状态,如图2所示。
图2 管道内流体速度分布
当雷诺数低于2300时,流体受黏性力影响较大,流体以分层的方式移动;当雷诺数高于2300后流体变成湍流状态,随着雷诺数的提高管道截面处各点速度分布更加均匀,此时流体的惯性力成为主导。雷诺数的计算公式如下:
式中,d ——— 管道直径
u ——— 流体流速
ρ ——— 流体密度
μ ——— 流体黏度
3仿真设置及实验方法
3.1管道模型与网格划分
建立如图 3 所示的组合双弯管和变径管 2 种管道模型示意图,分析涡流及流速突变等情况对于超声波流量计测量精度的影响。
图3 管道模型示意图
管道装置包含缓冲管道、上游阻流件、双声道超声波流量计、出口管道 4 部分,管道直径 D =40 mm。设置上游缓冲管道及出口管道长度为 10D 即可满足大多实际工况下的测量要求,此时可以调整缓冲管道长度来研究超声波流量计的最佳安装位置。利用 GAMBIT 软件建立三维管道模型,网格类型以四面体为主,采用 TGrid 方式进行划分,整体网格尺寸设为 4,对弯管处、管道变径处单独进行局部网格加密处理,局部网格尺寸设置为 2,生成网格总量约为40 万。
3.2边界条件与仿真设置
管道入口处设置为速度入口(Velocity-inlet)、管道出口处设置为自由流出口(Outflow)、其余设置为壁面条件(Wall)。管道内流动介质为甲烷,密度 0. 78 g/L,流体与壁面接触无滑移。当管道内雷诺数低于 2300时选择 Lamina 模型,当管道内气体处于湍流状态时选择 RNG k-ε 湍流模型进行求解;流体流动采用一阶隐式求解方法,压力-速度耦合方式采用 SIMPLE 算法。选择连续相方程、动量方程来计算流体的运动行为。连续性方程:
动量方程:
式中,ρ ——— 流体密度
t ——— 时间
u ——— 速度矢量
τ ——— 牛顿黏性应力
f ——— 流体所受体积力
为全面研究超声波流量计在各种流体流动形态下的测量精度,对操作变量参数设置如下:
(1)为使流体流动覆盖层流至湍流下多种状态,设置管道入口速度为 0. 2,0. 5,2,10,20 m/s,此时雷诺数分别为 492,1229,4916,2. 45 ×10 4,4. 91 ×10 4;(2)以 10D 位置处弯管模型、10 m/s 的管道流速为例,分析全缩探头对于管道流场速度分布的影响;(3)改变下游缓冲管道长度,设定长度在2D ~20D间,研究流量计不同安装位置下对测量结果的影响,测量点设置在距超声波流量计入口 4D 处;(4)规定5 种声道位置,其位置描述方式为声道路径到管道截面中心的距离与管道直径的比值(L/D),如表1 所示。
表1 声道位置
此外,为确保仿真精度,需要进行网格敏感性验证,对比网格总数约为 40 万和 60 万的模型在不同入口流速下其计算结果的差异,发现模拟结果对于网格密度变化的敏感性较小,由于篇幅限制分析过程在此不再赘述。
3.3实验装置与实验方法
实验室综合测试平台如图 4 所示,可以改变管径尺寸、阻流件结构、流量计类型等进行实验研究。选取部分管段及仪表作为本次实验的检测装置,进气装置提供流量稳定的天然气并将其输送进入管道系统,并通过阀门对进气流量进行调节;检测管段中安装双弯管或变径管作为上游阻流装置,在缓冲管道固定位置处安装双声道超声波气体流量计,通过测量仪表来检测实际气体流量。
实验中,流体流速从 0 ~ 20 m/s 依次递增进行测量,每次测量采集数据 80 组,通过信号处理来计算流量,与标准表进行对比。
4结语
通过 Fluent 仿真的方法对天然气管道运输中造成测量误差的影响因素进行了研究,并结合实验数据验证了仿真方法的可信性。在分析了超声波流量计探头结构对于流量计测量位置处流场分布的影响以及不同下游缓冲管道长度下流量计的测量稳定性后,对双声道超声波流量计的最优声道位置进行了讨论。结果表明,流量计全缩结构会使流体产生回流并产生负向速度;超声波流量计据上游管道距离至少为10D 才能保证相对误差变化平缓、管道内流体充分发展;通过对修正系数 K 随雷诺数的变化规律得出最优声道位置为距管道截面中心 0. 25D 处,此时修正系数随管道形状、雷诺数的变化幅度最小。研究方法及影响因素的变化趋势对于不同物性的气体测量精度的提高同样适用。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
文章亮点首次提出自剩余污泥中同步回收胞内与胞外高分子物质高效、无毒、可生物降解的CTAB为备选表面活性剂CTAB显著强化超声法提取高分子回收的高分子中Al、Na、Ca含量显著降低回收的高分子对重金属离子吸附性能可与商用吸附剂媲美文章简介污水资源化是未来污水处理的发展方向,也是人类可持续发展的必
截至9月2日,光山县供电公司为期4天的架空线路超声波带电巡检工作落下帷幕,为保障配电线路安全稳定运行、助力电网度夏夯实基础。
近日,超高压输电公司昆明局GIL超声波电弧故障定位在线监测系统招标公告发布(招标编号:0002200000079743)超高压输电公司昆明局GIL超声波电弧故障定位在线监测系统(招标编号:0002200000079743),已由项目审批机关批准,项目资金来源为其他,招标人为中国南方电网有限责任公司超高压输电公司。本项目已
石油、化工、冶金、电力、机械、轻工等各行业都有企业用压缩空气作为动力能源,而动力能源作为企业生产的重要成本,节约动力能源就能为企业“节流”。压缩空气系统的泄漏问题较为普遍,不合理维护可能导致20%的压缩空气泄漏,而故障导致的气体泄漏,更可能造成40%的能源损失。压缩空气系统的任何部位都
近年来,随着安全生产知识的普及,人们的安全意识不断提高,但媒体仍时有报道关于靠近或接触高压电气设备后受伤甚至死亡的事故。这些事故中,除了有误碰到高压设备的普通人外,更有常年奋战在高压电气设备检修一线的工作人员。电气人的日常工作绝不“平常”,每一次检修都要时刻保持安全意识,牢记作业
6月2日,济源供电公司配电运检室工作人员在运用超声波检测仪对10千伏黄河线进行检测,杜绝设备局部放电等安全隐患,全力确保度夏期间城区配电网线路健康运行水平。
超声波风速风向仪是利用发送声波脉冲,测量接收端的时间或频率(多普勒变换)差别来计算风速和风向的测量传感器或测量仪器。超声波风速风向传感器,利用无风和有风时超声波在空气中传播速度的不同来测出风速,其精度高,但价格昂贵超声测风是超声波检测技术在气体介质中的一种应用它是利用超声波在空气中
11月30日,由国网甘肃电科院牵头承担编制的电力行业标准《水电站库容超声波法测量规程》送审稿审查会在西安召开。会议由国网甘肃电科院主办,西安理工大学承办。来自国家能源局大坝安全监察中心、国家水电站大坝安全和应急工程技术中心、中国水利水电科学研究院、黄河水利委员会上游水文水资源局、中国
11月30日,由国网甘肃电科院牵头承担编制的电力行业标准《水电站库容超声波法测量规程》送审稿审查会在西安召开。会议由国网甘肃电科院主办,西安理工大学承办。来自国家能源局大坝安全监察中心、国家水电站大坝安全和应急工程技术中心、中国水利水电科学研究院、黄河水利委员会上游水文水资源局、中国
超声波探伤(UT)是利用超声能透入金属材料的深处,并由一截面进入另一截面时,在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法,属于无损检测五大常规方法之一。当超声波束自零件表面由探头通至金属内部,遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波,在荧光屏上形成脉冲波形,根据这些脉冲波形来判断缺
氢能作为储能手段的“电转气”思路未来,全球对能源的需求量仍居高不下,但又面临风能、太阳能和生物质能产生的可再生资源短时间“过剩”而出现的“储电难”问题。全球能源互联网思维提出,将氢能作为储能手段的“电转气”(power-to-gas)的思路。在“电转气”过程中,绿色电能通过电解转化为无二氧化
本文介绍了HKTMF系列热式气体流量计产品在烟气测量系统(CEMS)中的应用背景、相关产品比较及设计思路。1、问题的提出应用在热力厂和发电厂的大多数CEMS系统,测量流量过程分析面对的困难与问题主要有:高温、高粉尘、高水分、负压及腐蚀性等;工况条件通常是:烟气介质温度在150℃左右,热电厂的一次
为深入贯彻落实习近平生态文明思想,根据《中央生态环境保护督察工作规定》,中央第五生态环境保护督察组(以下简称督察组)对青海省开展了第三轮生态环境保护督察。2024年1月30日,二十届中央生态环境保护督察工作领导小组第2次会议审议通过督察报告。经党中央、国务院批准,督察组于2024年2月26日向
摘要:智慧水务作为智慧城市建设的重要组成部分,是体现城市管理智能化水平的重要标志之一,关系到城市运行优化资源配置、政府职能提升、公共服务完善等各项任务能否顺利完成。而可靠的流量测量数据,是地下管网诊断、厂站网河一体化项目和智慧水务项目规划、建设和高效运营的起点和前提。为提高运行效力,降低运行成本,实现一体化运维,某市开始着手建立城市污水管网流量监测系统。
近日,水利部生态环境部发布关于加强长江经济带小水电站生态流量监管的通知,通知如下:一、总体目标(一)坚持生态优先、绿色发展的原则,组织开展小水电站生态流量确定、泄放设施改造、生态调度运行、监测监控等工作,切实加强长江经济带小水电站(单站装机5万千瓦及以下)生态流量监督管理,尽快健
7月16日,《小水电环保监管乱象丛生》一文在中国能源报刊发后,引发小水电行业热议。多位业内人士近日向记者爆料,小水电生态流量监测过程更是乱象丛生抽查流于形式、设计不科学、人力不足、监测设备价格乱等问题突出。(来源:中国能源报作者:苏南)业内人士向记者表示,小水电生态调查是一个长期的
2015年6月底前,各地现行排污费标准将上升一倍。1、2014年9月,发改委发文要求各地在2015年6月底前,将污水、废气征收标准每污染当量提高一倍到1.4元和1.2元。2、环保税预计2016年正式开征,征收标准或再上升一倍,征收强制性大大提升。2015年6月10日,国务院法制办就《中华人民共和国环境保护税法(征
8月21日,记者从黑龙江电力公司科技信息部获悉,公司日前部署应用了一套网络流量监测与分析系统并实现上线试运行,极大提高了全省信息网络的安全性与电力安防力度,是黑龙江电力信息化工作开展“安全年”活动的又一重要举措。信息网络流量监测与分析系统上线前,网络设备和电力监控系统一旦发生故障,管理人员只能逐一排查,最快也需要30分钟的时间才能定位故障点。随着黑龙江电力公司信息网络规模日益庞大,各类应用系统不断增加,在网络应用性能实时监控方面需求日益迫切,需要一套完整、有效、易于使用的网络性能监控和网络行为分析系统。为切实解决信息网络规模庞大
8月21日,记者从黑龙江电力公司科技信息部获悉,公司日前部署应用了一套网络流量监测与分析系统并实现上线试运行,极大提高了全省信息网络的安全性与电力安防力度,是黑龙江电力信息化工作开展“安全年”活动的又一重要举措。信息网络流量监测与分析系统上线前,网络设备和电力监控系统一旦发生故障,管理人员只能逐一排查,最快也需要30分钟的时间才能定位故障点。随着黑龙江电力公司信息网络规模日益庞大,各类应用系统不断增加,在网络应用性能实时监控方面需求日益迫切,需要一套完整、有效、易于使用的网络性能监控和网络行为分析系统。为切实解决信息网络规模庞大
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!