多声路超声流量计积分模型的校准方法研究.pdf

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