噪音對管段式超聲波流量計的影響有多大？

發(fā)表日期：2020-09-09 09:04

我國國家標(biāo)準(zhǔn)《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》中指出“來自于被測介質(zhì)內(nèi)部的噪聲可能會對流量計的準(zhǔn)確測量帶來不利影響，在設(shè)計及安裝過程中應(yīng)讓流量計盡可能遠(yuǎn)離噪聲源或采取措施消除噪聲干擾。”然而，上述問題在某些天然氣計量工程中并沒有得到應(yīng)有的重視，導(dǎo)致管段式超聲波流量計投產(chǎn)后出現(xiàn)影響計量準(zhǔn)確性，甚至計量停止的故障。
關(guān)于如何降低乃至消除噪聲對于管段式超聲波流量計的的影響，具體有如下措施可以實現(xiàn)：
調(diào)節(jié)閥噪聲及降噪措施

A、調(diào)節(jié)閥噪聲在天然氣管段輸氣生產(chǎn)過程中，調(diào)節(jié)閥是常用到的調(diào)壓設(shè)備。當(dāng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)壓時，會產(chǎn)生很寬頻率范圍的噪聲，包括超聲頻率范圍的超聲噪聲。該噪聲從本質(zhì)上具備聲波的物理性質(zhì)，它的大小與閥的類型、氣體流速及調(diào)壓壓差等因素有關(guān)，噪聲產(chǎn)生之后會向調(diào)節(jié)閥上游和下游同時傳播。但是由于調(diào)節(jié)閥的壓差作用，氣體在節(jié)流口被緊緊地向下游壓縮，使得主要的噪聲能量以沖擊波的形式傳播到了下游，相對較少的噪聲能量向上游傳播。
對于管段式超聲波流量計，其換能器超聲脈沖都有特定的工作頻率，用于天然氣計量的管段式超聲波流量計其脈沖頻率均在120kHz以上。換能器僅對其工作頻率的脈沖信號進(jìn)行響應(yīng)，若調(diào)節(jié)閥調(diào)壓產(chǎn)生的噪聲頻率達(dá)到換能器工作頻率，并通過氣流介質(zhì)傳播到達(dá)管段式超聲波流量計時，將使得換能器無法正常檢測并分辨出工作脈沖信號，導(dǎo)致計量故障。
B、降噪措施在帶調(diào)節(jié)閥的工況場合設(shè)計使用管段式超聲波流量計要充分考慮降噪措施。1）由于傳播到調(diào)節(jié)閥上游的噪聲能量遠(yuǎn)小于向下游傳播的噪聲能量，因此應(yīng)首先考慮將調(diào)節(jié)閥安裝在管段式超聲波流量計下游，并確保有盡可能大的安裝距離。
通過在管段式超聲波流量計和調(diào)節(jié)閥之間安裝一定數(shù)量的管件可以達(dá)到不同程度衰減超聲噪聲的目的，不同管件的降噪能力。不同管件的降噪能力管件名稱降噪能力（dB）100m直管段590度彎頭5!6T形管10兩平面彎頭14管束（換熱器）20多孔板消音器24管束式消音器33，在管段式超聲波流量計和調(diào)節(jié)閥之間安裝100m的直管段和90度彎頭的降噪能力相等，但在應(yīng)用中安裝100m直管段是根本不切實際的做法。比較普遍而有效的辦法是在管段式超聲波流量計與調(diào)節(jié)閥之間使用T形管或兩平面彎頭來衰減調(diào)節(jié)閥噪聲。在實際的設(shè)計中，采用T形管的數(shù)量，取決于很多因素，當(dāng)調(diào)節(jié)閥調(diào)壓壓差大于約2.067Mpa時應(yīng)考慮使用兩個或兩個以上的T形管〔3〕。另外，若輸氣工藝中有過濾器、熱交換器這樣的設(shè)備時，考慮將它們安裝在流量計與調(diào)節(jié)閥之間，會獲得比使用彎頭、T形管更好的降噪作用。3）利用電子技術(shù)的手段來應(yīng)對調(diào)節(jié)閥噪聲。如在必要時通過使用更高頻率的換能器，或利用數(shù)字信號處理來加強(qiáng)對超聲工作脈沖的識別和檢測及減少外部噪聲的影響等。采用以上方法能夠起到不同程度的衰減噪聲的作用。在實際設(shè)計中，根據(jù)具體情況應(yīng)考慮多種措施配合使用。將調(diào)節(jié)閥安裝在流量計下游，并使用一個或多個T形管，以及盡可能加大安裝距離是的降噪辦法。
總而言之，我們在實踐過程中要充分重視帶噪聲源情況下管段式超聲波流量計的設(shè)計和安裝，密切關(guān)注以下幾個方面的問題，便可以有效地避免超聲噪聲影響流量計正常工作的情況發(fā)生：
1）將管段式超聲波流量計安裝在調(diào)節(jié)閥上游，并盡量保證二者之間有足夠的距離；
2）在管段式超聲波流量計和調(diào)節(jié)閥之間安裝T形管等管件來達(dá)到衰減噪聲的目的；
3）了解管段式超聲波流量計的工作頻率及調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生噪聲的頻率范圍，考慮采用更高發(fā)射頻率的管段式超聲波流量計，以改善信噪比；
4）在管段式超聲波流量計初步設(shè)計或改造階段，加強(qiáng)設(shè)計單位工藝與儀表專業(yè)的溝通，以及提前向制造商進(jìn)行咨詢獲得技術(shù)支持是非常重要的；
5）通過實驗、運(yùn)行及借鑒國外經(jīng)驗，應(yīng)盡快完善細(xì)化我國天然氣管段行業(yè)關(guān)于管段式超聲波流量計設(shè)計及安裝的有關(guān)規(guī)范。我國國家標(biāo)準(zhǔn)《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》中指出“來自于被測介質(zhì)內(nèi)部的噪聲可能會對流量計的準(zhǔn)確測量帶來不利影響，在設(shè)計及安裝過程中應(yīng)讓流量計盡可能遠(yuǎn)上的天然氣管段行業(yè)關(guān)于管段式超聲波流量計設(shè)計及安裝的有關(guān)規(guī)范。

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