单弯头下游不同声道布置形式超声流量计浅谈
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摘要：多声道超声流量计对于解决诸如天然气运输等大口径流体的流量测量方面具有着诸多优势，而用数值仿真的方法则可以在实际安装之前对安装位置等因素进行数值模拟仿真，从而为实际安装提供参考和某些方案，可以节省时间和财力。论文简述超声流量计的发展历史，特点及应用和研究现状。
中图分类号：V241.7+22文献标识码： A 文章编号：
超声流量计的研究和开发已经有了将近80年的历史了，特别是近十年发展迅速。在1928年，德国成功开发了第一台超声流量计。而在1931年Ruten出版的德国专利，是有关使用声波测量管道流体流量的最早的参考文献。传播时间法中的相位差超声流量计，其第一阶段是在20世纪30年代开发出来的，但商业化尚未成功。 1955年马克森（MAXSON）流量计测量航空燃烧油，使用了一种基于频差法的液体流量计，标志着超声流量计已经从研究阶段到达应用阶段。 1958年A.L.H-ERDRICH等人发明了折射式探头，可以进一步为了消除由于管壁的交混回响所产生的相位失真，还提供了管外夹装的理论基础。多普勒效应的超声流量计也在20世纪60年代末应运而生。
20世纪70年代以后，高速数字信号处理技术和微处理技术的飞速发展克服了超声流量计之前的准确性不高，响应速度慢，稳定性和可靠性和很差的严重缺陷，使实用的超声流量计得到了发展。近年来在历届国际流量学术会议上，采用超声流量计作为传输标准的文献数量增加，显示超声流量计潜在的推广的巨大活力正在逐步增加。根据自动化研究协会的调查表明，2001年前超声流量计的年增长率超过12％。近年来，超声流量计技术的改进，使得它测量结果更准确，也扩大了其应用范围。慢慢地，越来越多的用户选择了用超声流量计取代电磁流量计，尤其是用于测量大管径流量的应用。
尽管超声流量计的发展已有60多年的时间了，但直到1998年，国际标准化组织ISO才公布关于超声流量计的第一个标准--ISO/TR12765《用时间传播法超声流量计测量封闭管道内的流体流量》，这个标准倾向于液体流量测量。同时，美国气体工业联合会（A.G.A）于1998年颁布了第九号报告《用多声道超声流量计测量天然气流量》，这是超声流量计在气体流量测量的研究结果的总结。根据上述两份报告，我国在2001年制定了超声流量计的气体流量测量的国家标准GB / T18604-2001《用气体超声流量计测量天然气流量》。欧洲国家和美国气体研究机构与超声流量计制造商的合作，对气体超声流量计的性能进行了大量的实验，特别是对现场的适应性、不确定分析、实流标定等方面。根据这些研究，在2002年，美国石油协会（API）开始对AGA No.9进行修订。国际标准化组织（ISO）也在2002年对气体超声流量计国际标准15017089 开始起草工作。
2. 超声流量计的特点及应用
超声流量计是一种利用超声波脉冲测量流体流量的速度式流量计。超声波在流动的流体中传播时包含在流体流速的信息，使接收到的超声波可以检测到流体的流速，从而换算成流量。它具有以下特点：
一、非接触。这是超声流量计的一个重要特征。它依赖于发送和接收超声波并通过提取超声波测量流量的流体流速信息来测量流量，无需像其他流量计将测量元件安装在管道流体中，它的换能器安装在测量管外侧，基本不会干扰流场，不会改变流体的流动，没有额外的阻力，无压力损失，从而得到更准确的测量。
二、超声流量计的流量测量精度几乎不受测量流体的温度，压力，粘度密度和其他参数的干扰，而且可以在较短的直管得到较高的测量精度，并可以双向测量。
三、仪器的成本基本上与管径大小无关，测量范围宽。因为它没有可动部件磨损，使用寿命长。换能器可以安装多种类型的设备，安装和维护方便，可以在现场管道安装，而不需要特殊的阀门，法兰和旁路管，安装无需断流，更适合用于测量难以接触和观察的流体及大管径流量。
基于上述优点，在最近几年超声流量计已广泛应用于各种测量场合，如国内外大型水电站输水管道的流量计量，以实现水轮机效率和状态的在线监测。除可测量如水和石油等一般导声流体外，也可以测量高压力，强腐蚀性，非导电性，易暴和具有放射性等导声流体。同时也被认为是较好的大管径的流量测量仪器，几米宽的明渠、暗渠，甚至可以应用到500米的宽阔的河流，如多普勒法，可以测量两相介质的流量，故用于下水道和污水处理流量的测量；气体测量的应用范围从2cm到5m，用来测量大小口径天然气的流量测量。美国、荷兰、英国和德国等12个国家已将多声道超声流量计应用于15cm以上口径的天然气贸易输送计量。我国在“西气东输”工程中，也正在研究将超声流量计取代传统的孔板流量计达到准确计量、节能降耗的目的。同时，多声道的超声流量计应用的快速发展，使我们获取了更精确的测量结果。
超声流量计也有自己的缺点，例如在低流速、小管径和温度条件、媒质物理性质和流体流动的条件不稳定的情况下，难以得到满意的结果。大口径多声道超声波流量测量也是有缺陷的：首先，受流量标准装置口径的限制，难以开展超声流量计的实流标定；其次，大口径的流量测量，受空间和其他方面的限制，实际安装超声流量计不能满足充分发展前直管段的要求，特别是在流量计上游存在阻流元件等情况下，前直管段更是不能满足要求。
3. 超声流量计的研究现状
对超声流量计的研究仅限于技术和理解，且在相当长的一段时间内没有取得实质性的进展。直到20世纪70年代，电子技术的发展使得超声流量计的研究和应用得到了极大的进展，尤其是在随后的数值计算仿真软件，使超声流量计的研究可以通过建模实现数值计算和图像显示，并对其内部流体进行流动模拟，从而在实际得到规律和结论，为实际安装提供参考。
国际和国内的研究主要集中在对超声流量计进行检定及误差分析，应用性研究、适应性研究和准确性研究等方面，近年来，利用CFD进行数值计算的仿真研究也越来越多。大量的研究都集中在超声流量计在气体计量方面的应用。目前，国外对超声波气体流量计进行的研究工作主要集中在美国，加拿大，荷兰和其他国家，主要研究研究机构在美国西南研究院所、Danniel公司、荷兰的Instromet公司、德国的Elster, Kerhne公司等。
可见，国内、外对本课题涉及到的相关领域已经进行了大量的研究，但在非理想管段条件下，如何根据不同阻流件下游流场分布改进Gauss-Jacobi积分方法少有报道，而且在实流实验方面，由于受实验条件限制，对于该方面的研究也较少，还尚未进行系统的分析，给出定量结论。
参考文献
[1] 利用低强度超声进行测量、检测和过程控制[A]. Lawrence CLynnworth.超声检测译文集[C].上海:1979.1-31
[2] 胡鹤鸣, 王池, 孟涛. 多声道超声流量计积分方法及其准确度分析[J], 仪器仪表学报, 2010, 31（6）:1218-1223.
[3] 李传经.国外采用超声气体流量计进行燃气流量测量的现状[J].世界仪表与自动化,2001,5(3):47-49