Application du débitmètre à ultrasons dans le débitmètre à gaz de houille

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Cet article présente un débitmètre à ultrasons pour la mesure sans contact, populaire en raison de sa commodité, de son faible coût et de sa large utilisation. En analysant le principe de mesure du débitmètre à ultrasons et les facteurs qui influencent sa précision, cet article détaille la méthode spécifique permettant d'améliorer la précision de mesure et fournit des conseils pour le choix et l'installation de l'instrument. Le débit est un paramètre important pour la production, la collecte et le transport du méthane. La précision de la mesure de débit influence directement la stabilité du système et les intérêts économiques des deux parties lors de la mesure de transfert. Actuellement, de nombreux types de débitmètres sont fabriqués en Chine, basés sur divers principes, tels que les débitmètres volumétriques, les débitmètres vortex , les débitmètres à pression différentielle et les débitmètres à ultrasons. Parmi eux, le débitmètre à ultrasons est un instrument sans contact dont la mise en pratique n'a été possible qu'avec le développement rapide de la technologie des circuits intégrés. Comparés aux autres types de débitmètres, les débitmètres à ultrasons se caractérisent par une absence de perte de charge, un excellent rapport coût-efficacité et une large plage de mesure (généralement jusqu'à 20:1). La plage de mesure du débitmètre à ultrasons utilisant la méthode de la différence de vitesse de propagation peut atteindre 300:1. Par conséquent, l'utilisation de débitmètres à ultrasons pour la mesure de CBM de grand diamètre présente des avantages considérables. En particulier dans le transport de gaz urbain, où la consommation de gaz est très différente entre le pic diurne et le creux nocturne, la large plage de mesure du débitmètre à ultrasons s'adapte parfaitement à cette situation. 1. Principe de mesure du débitmètre à ultrasons : le débitmètre à ultrasons convertit l'énergie électrique en énergie ultrasonore grâce à un convertisseur ultrasonore, transmet et traverse le fluide mesuré d'une certaine manière. Le récepteur reçoit le signal ultrasonore pour affichage et totalisation par le totalisateur, afin de réaliser la détection et l'affichage du débit. Les deux transducteurs ultrasonores (également appelés sondes ultrasonores) du débitmètre à ultrasons sont installés de part et d'autre de la paroi extérieure de la conduite, symétriquement à un certain angle d'inclinaison (voir figure la) ou du même côté (voir figure 1b). Figure 1. Principe de mesure d'un débitmètre à ultrasons. Le transducteur ultrasonore est généralement fabriqué en céramique de titanate de zirconate de plomb. Sous l'effet d'une excitation électrique, le transducteur génère des ondes ultrasonores qui pénètrent la paroi du tube sous un angle d'incidence et se propagent sous forme d'ondes transversales. Injectées dans le fluide, elles se propagent sous forme d'ondes longitudinales, puis traversent le milieu et sont reçues par un autre transducteur à travers la paroi du tube. Lors de la mesure, les deux capteurs transmettent et reçoivent l'un l'autre. Afin de garantir que les ondes ultrasonores transmises dans les deux sens présentent le même débit de gaz, les deux transducteurs sont conçus pour se transmettre simultanément. Selon les différents paramètres de mesure, les principes de mesure peuvent être classés en trois types : méthode par différence de temps, méthode par différence de fréquence et méthode par différence de phase. Seuls les deux premiers types, couramment utilisés, sont présentés. Prenons l'exemple de la figure la : l'angle entre le capteur et la normale du pipeline est θ1, δ est l'épaisseur de la paroi du tuyau et D est son diamètre nominal. La vitesse de propagation du signal ultrasonore est c, la vitesse du fluide est v, et l'angle entre la ligne de connexion entre les deux capteurs (T1 et T2) et la direction d'écoulement du gaz naturel est θ. La composante vcos de la vitesse ultrasonore dans la direction d'écoulement du gaz naturel est θ, et la vitesse résultante après superposition avec la vitesse du fluide est c±vcosθ. Autrement dit, lorsque la direction de la composante horizontale de la vitesse ultrasonore est cohérente avec celle du fluide, la vitesse combinée des deux est c+vcosθ, et inversement pour c-vcosθ. 1.1 Principe de mesure de la méthode de différence Lorsque T1 transmet et T2 reçoit, le temps de transmission de T1 à T2 : Lorsque T2 transmet et reçoit T1, le temps de transmission de T2 à T1 : Après le tri : Ensuite, la différence de fréquence entre les deux directions : à partir de la formule (4) On peut voir que la vitesse du gaz v peut être obtenue en mesurant la différence de fréquence, et le débit volumique peut être calculé à partir de cela, c'est-à-dire que la formule de production journalière de gaz naturel peut être obtenue. et t21, deux paramètres de temps, le débit de gaz v peut être obtenu, et la formule de la production journalière de gaz naturel peut être obtenue : À partir des formules (6) et (8), on peut voir que la production journalière de gaz naturel Q mesurée par le débitmètre à ultrasons est liée aux ultrasons. La vitesse du signal d'impulsion n'est pas pertinente. 2. Caractéristiques de performance Comparé aux débitmètres traditionnels tels que les plaques à orifice, les turbines et les rues vortex, le débitmètre à ultrasons présente les caractéristiques d'une forte adaptabilité et d'un fonctionnement pratique (voir tableau 1). 3. Facteurs affectant la précision des débitmètres à ultrasons. De nombreux facteurs influencent la précision des débitmètres à ultrasons. Les principaux facteurs sont : les performances de l'instrument lui-même et la qualité de l'installation.

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