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高温高压下超声波流量计的测量精度研究
发布时间:2023-05-31 07:36:36

超声波流量计凭借其具有非接触式测量、无额外压力损失、不受管道直径限制等优势,被广泛用于水利、电力、石油和化工等领域。超声波流量计按照通道的数量多少,可分为单声道、两声道和多声道。与单声道、两声道超声波流量计比较,多声道超声波流量计对流态分布变化的适应能力更强、测量准确度也更高,适用于大孔径管道,以及流态分布复杂的管道。因此,核电站主给水管路选择多声道超声波流量计进行流量测量。

近年来,科研人员对超声波流量计的研究工作多集中在流量积分方法、多声道换能器布置方式和换能器探头安装位置等,而高温高压对超声波流量计计量性能的影响尚未见报道。温度、压力对于超声波流量计的影响反映在密度、粘度、表体结构参数,其中表体结构参数的测量准确度是影响流量计本身的测量准确度的关键因素之一。国内尚无高温高压水流量标准装置,无法在高温高压下对流量计进行标定,测量精度无法得到保证。有限元分析是基于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法,广泛应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。

因此,本研究以内径393.5mm、双侧8声道液体超声波流量计为研究对象,利用有限元分析与高温高压静态实验相结合的方法揭示温度压力对表体结构参数变形量的影响规律及程度。该研究工作对提高高温高压下超声波流量计的测量精度具有重要意义。

本文以内径393.5mm、双侧8声道液体超声波流量计为研究对象,利用高温高压静态实验与有限元分析相结合的方法,研究了温度压力对表体结构参数变形量及测量精度的影响,得出如下结论:

(1)本研究设计的高温高压静态实验装置具有较高的变形量测量精度和测量稳定性,在无高温高压水流量标准检定装置的情况下,对提高超声波流量计在高温高压状态的测量精度具有积极作用;

(2)温度是影响表体结构参数变形的主要因素,压力影响可以忽略,表体结构参数变形量与温度之间呈线性关系,随温度的升高而增大;

(3)在P=7.8 MPa,工况下,超声波流量计结构参数变形量引入的误差为0.64%,无法满足核电站主给水流量测量误差为0.3%的要求。