Fonctionnement des débitmètres à ultrasons dans l'industrie de l'eau dans des conditions divergentes de l'étalonnage

Résumé : Dans le cas de conditions d'étalonnage différentes, les informations sur le fonctionnement des débitmètres à ultrasons utilisés dans le secteur de l'eau sont fournies par d'excellents fabricants de débitmètres et de débitmètres, ainsi que par des devis. 1. Résumé Actuellement, l'étalonnage des débitmètres à ultrasons pour le comptage du gaz naturel est effectué autant que possible sur le dispositif d'étalonnage du débit. Étant donné que la quasi-totalité de ces installations utilise du gaz naturel pour circuler dans les canalisations, il est généralement impossible de modifier les paramètres affectant la vitesse du son, tels que la température, la pression et la composition du gaz. De plus en plus de fabricants de débitmètres sélectionnent des modèles et des devis. N'hésitez pas à nous contacter. Vous trouverez ci-dessous les détails du fonctionnement des débitmètres à ultrasons utilisés dans le secteur de l'eau dans différentes conditions d'étalonnage. 1. Résumé Actuellement, l'étalonnage des débitmètres à ultrasons pour le comptage du gaz naturel est effectué autant que possible sur le dispositif d'étalonnage du débit. Étant donné que la quasi-totalité de ces installations utilise du gaz naturel pour circuler dans les canalisations, il est généralement impossible de modifier les paramètres affectant la vitesse du son, tels que la température, la pression et la composition du gaz. Lors de l'utilisation d'un débitmètre à ultrasons, l'étalonnage est-il toujours possible si ces paramètres diffèrent des valeurs étalonnées ? Afin de caractériser quantitativement l'effet des variations de ces paramètres sur l'étalonnage des débitmètres à ultrasons, une série d'expériences d'étalonnage rigoureusement contrôlées a été réalisée. La première expérience a consisté à étalonner un débitmètre à ultrasons de 200 mm (8 pouces) et de 300 mm (12 pouces) dans la boucle haute pression du Southwest Research Institute (SwRI), en utilisant du gaz naturel à une pression de 2,8 MPa (400 psi). Des débitmètres à turbine de 200 mm et 300 mm sont également utilisés comme référence dans le circuit. Le fluide a ensuite été remplacé par de l'azote, ce qui a modifié la vitesse du son de 16 %, ce qui équivaut à une pression de gaz naturel de 4,6 MPa (677 psi). Pour tester plus en détail l'effet de la pression sur l'étalonnage d'un débitmètre à ultrasons, une série de mesures statistiques de la vitesse du son a été réalisée sur un débitmètre de 300 mm, en utilisant de l'azote à des pressions comprises entre 1,4 MPa (200 psi) et 7 MPa (1 000 psi). Les valeurs mesurées indiquent que la variation de la vitesse du son sur cette plage de pression est inférieure de 0,03 % à la valeur calculée. De plus, d'autres expériences ont été menées sur les variations de la vitesse du son causées par des changements de température et de fluide. Des expériences d'étalonnage ont été réalisées avec du gaz naturel à 21 °C (70 °F) et 10 °C (50 °F) et avec de l'azote à 21 °C (70 °F) et 32 ​​°C (90 °F). Pour chaque série d'étalonnages, la courbe d'étalonnage moyenne est comparée afin d'obtenir l'effet des variations sur l'étalonnage. L'étalonnage d'un débitmètre à ultrasons est insensible aux variations de vitesse du son, de température et de pression, à condition que la reproductibilité souhaitée de l'appareil et du débitmètre soit respectée. Lorsque le fluide utilisé pour l'étalonnage est passé du gaz naturel à l'azote, la faible variation observée était due aux différentes équations d'état utilisées pour les deux gaz. Français Ces résultats de test démontrent que si la procédure d'étalonnage du débitmètre à ultrasons est réalisable dans un ensemble de conditions, elle peut également être utilisée dans d'autres conditions, y compris l'utilisation de différents milieux gazeux. 2. Introduction Le principe du débitmètre à ultrasons pour la mesure du gaz naturel utilisé dans des transactions connexes est de mesurer le temps de propagation ultrasonore du gaz. Lorsque l'onde ultrasonore est dans la même direction que l'écoulement du fluide, le temps de propagation est plus court que lorsque l'écoulement est à contre-courant. La différence de temps de parcours entre les deux états est utilisée pour calculer la vitesse moyenne de l'écoulement du gaz. Le débit volumique réel peut être exprimé par la formule suivante : où K = coefficient du mètre du débitmètre, △T = différence de temps de parcours, T1 = temps de parcours en écoulement direct, T2 = temps de parcours en écoulement inverse, car seul le débitmètre est inclus dans cette équation d'écoulement La taille de la structure physique et le temps de propagation de , qui est indépendant de la vitesse du son (SOS) dans un gaz en écoulement. Français Par conséquent, on peut supposer que la détermination du débit de gaz est indépendante des facteurs qui affectent la vitesse du son dans le gaz, tels que la température, la pression et la composition du gaz. Si cette hypothèse est incorrecte, la validité de l'étalonnage du débitmètre à ultrasons dans des conditions autres que les conditions de fonctionnement sur le terrain mérite d'être examinée. Tout d'abord, la mesure de la vitesse du gaz dans un débitmètre à ultrasons est indépendante de la vitesse du son, mais il peut y avoir des effets secondaires pour les raisons suivantes. La résistance acoustique modifie le couplage du signal au gaz ; les changements dans le nombre de Reynolds. Le nombre de Reynolds est proportionnel à un rapport gravité spécifique (SG)/viscosité ; la longueur d'onde (WL) du signal varie avec la composition du gaz. Il serait intéressant de noter ces paramètres dans différents milieux. Les tableaux suivants concernent des conditions standard. Notez que pour une taille de conduite et un débit donnés, le nombre de Reynolds est presque constant. Tableau 1 Propriétés du gaz Lors du passage du gaz naturel à l'air ou à l'azote, de nombreuses propriétés du gaz changent, telles que la vitesse du son, la gravité spécifique et la viscosité. Cependant, comme ils varient également avec la température et la pression, les débitmètres à ultrasons présentent un chevauchement concevable des propriétés du gaz sur une plage de conditions de fonctionnement, ce qui suggère que les écarts par rapport aux conditions standard sont moins critiques. 3. Objectifs de la recherche Les objectifs de recherche décrits dans cet article sont de déterminer les effets des variations de température, de pression et de milieu fluide sur les débitmètres à ultrasons pour gaz. En plus de vérifier la technologie des débitmètres à ultrasons, le programme prend également en charge l'étalonnage de ces débitmètres de gaz naturel avec de l'azote ou de l'air. Actuellement, il n'existe que deux ensembles d'équipements disponibles en Amérique du Nord pour l'étalonnage des débitmètres à ultrasons de plus de 200 mm en dehors de la plage de débit. L'installation de ces débitmètres augmente à un rythme de plus de 10 % par an. À l'avenir, l'équipement d'étalonnage deviendra très limité. Ces appareils d'étalonnage peuvent nécessiter un réétalonnage après moins de quelques années d'utilisation. Si l'étalonnage des débitmètres à ultrasons est limité aux installations de gaz naturel, la possibilité de construire de nouvelles installations est limitée par l'emplacement et le coût. Cependant, s'il est démontré que l'étalonnage avec d'autres fluides est équivalent, les possibilités de construction d'un nouvel appareil sont considérablement accrues. L'étalonnage d'un débitmètre de gaz naturel à l'air ne concerne pas uniquement les débitmètres à ultrasons. Presque tous les débitmètres à turbine et compteurs de gaz résidentiels utilisés pour la mesure du gaz naturel peuvent être étalonnés à l'air.

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