[发明专利]气体超声波流量计

说明书

技术领域

本发明属于天然气领域，涉及一种气体超声波流量计，针对流体流道做了改进。

背景技术

天然气流量测量的准确性与燃气企业的经济效益息息相关，随着我国天燃气在人民生活生产中的大量应用，气体超声波流量计也得到广泛应用。

气体超声波流量计采用速度差法进行气体流量的测量。在气体超声流量计的测量管段上安装一对或多对超声换能器（传感器），以其中一对超声换能器为例，超声换能器交替发射和接收超声波，采用超声波检测技术，通过测量超声波沿气流顺向和逆向传播的声速差计算出气体流速，并根据已知的测量管道直径换算出管道内气体流动的工况流量。超声波流量计具有结构简单，使用寿命长，流动损失小等优点，正被广泛使用于国民生产各个邻域。

传统的超声波流量计容易受到速度场分布的安装效应、管道制造工艺、超声在气体中的能量衰减、声速与流速之比小带来的传播路径偏转、气体压力波动带来的信道增益变动、气体调压装置带来的声学干扰等因素的干扰，特别是小流量小口径流量计的情况下，类似干扰将更为凸显，从而导致测量不稳定不精确。

发明内容

本发明的目的是针对目前气体超声波流量计中的超声波容易在传输过程中发生能量衰减，气体压力波动带来的信道增益等不足，提供了一种流道改进后的气体超声波流量计。

本发明中的气体超声波流量计的进出口段采用交叉状，增加流道长度，使气流从超声波流量计进口到测量段能平稳过渡，进口形状为圆管，测量段形状采用扁平状，通过导流片将流道分成上下两层，采用交叉状两对超声波换能器进行流量测量。

所述主管入口的直径为E，测量段的厚度D=0.1~1.0E；

所述导流片厚度0.1mm~4mm；

所述测量段长度C为1.0~4.0E，宽度0.5~4.0E；

所述超声波换能器的安装位置直径B为0.2~8mm；

所述流道弯角∠α为20°~90°。

本发明通过调整气流流道以提升仪表性能，与现有技术相比具有的技术优势是：

1.本发明采用的是入口和出口交叉的方式，这样做的目的是加长流道，使气体在流道中有缓冲空间，进而使气体通过测量段时流动更稳定。

2.测量段分为两层，中间有导流片分隔，这样做的目的是减小流体上下波动，使气流更加平稳，从而减小超声波信号接收时噪声的干扰。

3.采用两对超声波换能器，交叉状布置，可以使超声波信号通过的区域更加广泛，更多位置气体流动速度的平均值更接近管内实际气体流动的平均速度，提高测量精度。

4.这种结构能够适用于各个尺寸的超声波流量计，可以实现气流量测量精度更高，重复性更好，从而提升能源贸易结算量水平。

附图说明

图1所示是超声波流量计的主视图；

图2所示是超声波流量计的仰视图；

图3所示是超声波流量计上层超声波换能器仿真结果的速度截面图；

图4所示是超声波流量计下层超声波换能器仿真结果的速度截面图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例中的超声波气体流量计由直管段2，弯管段1和测量段3以及导流片6和两对超声波换能器4、5构成。流体由直管道2进入到弯管道1再进入测量段3，导流片6将流体分成两层，两对超声波换能器交叉安装，对气体进行流量测量，再由弯管1，直管2将流体导出。

图1中主管道入口处的直径E=30mm，测量段3的厚度D=15mm，导流片6的厚度F=2mm；图2中测量段3的长度C=60mm，宽度A=30mm；超声波换能器的安装位置直径B=2mm；对于当前尺寸，图中的∠α大于20度才能满足设计要求。

根据仿真结果图3和4可知，上下两层的超声波换能器的对角线的矢量图略有差异，下面的那个相对比而言会更稳定一些，但是通过与其他超声波流量计对比，本发明整体来讲无疑是相对稳定的。

直管道测量的超声波气体流量计存在直径较大，流速很快、流量波动较大等问题，导致超声波信号采集是噪声很强，干扰了流动信号，使后期电路处理困难，甚至使小流量测量达不到精度要求。与其对比，本发明的设计增加测量管道长度，并在测量段增加导流片进行流道分层处理，这样能够稳定流速，减小流体波动带来的噪声干扰；同时还采用双声道交叉测量，增加了测量面积，对比那些采用单声道或者采用同一方向的双声道测量的超声波气体流量计，本发明所测量的结果会更加可靠，从而能更准确的测出当前流量，最终使超声波气体流量计提高测量精度。