CN109990855A - 一种超声波气体流量计标况音速计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超声波气体流量计标况音速计算方法，实时检测获取管道内的天然气的工况气质绝压数据p、工况气质温度数据t，同时利用超声波气体流量计获取管道内的天然气的工况音速数据v；超声波气体流量计根据公式V0＝x1t0 2+x2p0t0+x3p0+x4t0+z计算获取天然气的标况音速V0，其中p0是天然气的标况气质绝压，p0为101.325kPa，t0是天然气的标况气质温度，t0为20℃，x1、x2是常数，x3＝Az+B，x4＝A1z+B1，其中A、B、A1、B1均为常数；z是由天然气气质决定的参量；该超声波气体流量计标况音速计算方法计算量小、计算效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声波气体流量计标况音速计算方法。
背景技术
随着气体超声流量计在天然气计量中的应用，要求对超声流量计工作状态进行监控。 超声流量计监控方法因厂家而异，通用的方法是监控各声道测量的音速与计算值的差异。 为了提供准确的音速计算标准方法，美国燃气协会于2003年发布了AGA10号报告，国际标准化组织也于2005年发布了ISO20765-1标准，以规范天然气音速计算方法。而获 取天然气标况下的音速数据能够统一对天然气进行规范计量。
这两种天然气音速计算方法虽然采用的标准不同，但是所用的气体状态方程完全相 同，这两种计算方法较为繁琐，设计多次求偏导数以及积分计算，同时由于气体流量计的成本控制，流量计内置的单片机核心计算能力一般，面对高强度、高频率的计算要求 时效率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种计算简单而 高效，方便对天然气进行规范计量的超声波气体流量计标况音速计算方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种超声波气体流量计标况音速计 算方法，其特征在于：
1)实时检测获取管道内的天然气的工况气质绝压数据p、工况气质温度数据t，同时 利用超声波气体流量计获取管道内的天然气的工况音速数据v；
2)超声波气体流量计根据公式V0＝x1t0 2+x2p0t0+x3p0+x4t0+z计算获取天然气的标况音速V0，其中p0是天然气的标况气质绝压，p0为101.325kPa，t0是天然气的标况气 质温度，t0为20℃，x1、x2是常数，x3＝Az+B，x4＝A1z+B1，其中A、B、A1、B1均为常数；z是由天然气气质决定的参量；
为了使得天然气音速的计算误差最小，x1＝-1.128×10-3；
x2＝5.8398×10-5；
x3＝1.26×10-5z-1.018×10-2；
x4＝1.814×10-3z-4.139×10-2；
由此：
V0＝-1.128×10-3t0 2+5.8398×10-5p0t0+(1.264×10-5z-1.018×10-2)p0+(1.814×10-3z-4.139×10-2)t0+z
与现有技术相比，本发明的优点在于：该超声波气体流量计标况音速计算方法适用 于各种天然气的标况音速计算，能精确、高效的计算出实时工况下天然气工况音速对应的标况音速，进而方便对天然气进行计量，运用到当下主流的超声波气体流量计当中， 计算量小，误差小，能提高对天然气的计量工作效率。
附图说明
图1为本实施例中超声波气体流量计标况音速计算方法。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例中的超声波气体流量计标况音速计算方法，可以快速的计算天然气的标况 音速，进而方便对天然气在不同工况环境中的流量进行统一化、标准化计量。
考虑到城镇天然气管道的真实工作环境，气质温度的主要变化范围为-20℃至60℃， 气质绝压的主要变化范围为50KPa至2000KPa的环境下，因此，本发明的计算方法所 涉及到的气质温度与气质绝压均在上述所提及的变化范围之内。本发明的计算方法可以 克服AGA10号报告中提出的天然气音速计算公式存在的求解繁琐的问题，并以现行的 AGA10报告提出的天然气音速计算方式为基准进行验证，将本实施例中的超声波气体 流量计标况音速计算方法的计算结果与AGA10号报告中提出的天然气音速计算公式的 计算结果进行比较，使得相对误差控制在1％以内。
具体地，天然气音速v是关于气质绝压p与气质温度t的二次多项式：
v＝x1t2+x2pt+x3p+x4t+z (公式1)
相应天然气的标况音速V0＝x1t0 2+x2p0t0+x3p0+x4t0+z (公式2)。
其中p0是天然气的标况气质绝压，p0为101.325kPa，t0是天然气的标况气质温度，t0为20℃；
系数x1、x2是与气质无关的常数项，z是由天然气气质决定的参量，而系数x3、系 数x4均可用与参量z有关的线性关系式表示，x3＝Az+B，x4＝A1z+B1，其中A、B、 A1、B1均为常数。如此上述天然气的标况音速V0公式中只有一个待定参量z需要进行计 算。
为了使得天然气音速的计算误差最小，本实施例中：
x1＝-1.128×10-3；
x2＝5.8398×10-5；
x3＝1.26×10-5z-1.018×10-2；
x4＝1.814×10-3z-4.139×10-2。
超声波在气体流量计在天然气管道上应用时，可以直接检测获取天然气的工况音速 数据v，同时设置在天然气管道上的压力表也可以直接获取天然气管道内的工况气质绝压数据p，设置在天然气管道上的温度计可以直接获取天然气管道内的工况气质温度数 据t，工况气质绝压数据p以及工况气质温度数据t均可传送至超声波在气体流量计中 进行计算。
如此将相匹配的工况音速数据v、工况气质绝压数据p以及工况气质温度数据t带入到公式1中进行计算，进而获取参量z。
然后再将参量z带入到公式2中，计算获取当前气质绝压为p、气质温度为t的工 况下对应的天然气的标况音速V0。
V0＝-1.128×10-3t0 2+5.8398×10-5p0t0+(1.264×10-5z-1.018×10-2)p0+(1.814×10-3z-4.139×10-2)t0+z 实施例1：
以美国燃气协会10号报告所提到的气质为例对公式2中对天然气的标况音速进行验证计算，从而确认公式2对天然气的标况音速的计算误差，利用美国燃气协会10号 报告提出的天然气音速计算公式计算出在任一一种气质温度t、气质绝压p条件下的天 然气工况音速v，然后将计算得到的天然气工况音速值v以及对应的气质绝压p与气质 温度t入参量z的计算公式进而计算得到z值。
如选择美国燃气协会10号报告所提到的气质Gulf Coast为例，在气质温度t为20℃， 气质绝压p为400KPa下的天然气工况音速值v＝432.353825m/s。将计算得到的天然气工 况音速值v以及对应的气质绝压p与气质温度t入参量z的计算公式：
进而计算得到z＝419.1698。
然后再将计算获取的z值带入到公式2中计算该气质天然气的标况音速V0。为了验证得到关于气质Gulf Coast的标况音速简化计算公式的正确性，利用美国燃气协会10 号报告提出的天然气音速计算公式计算出在气质温度为20℃，气质绝压为101.325kPa 的标况下的天然气标况音速值v1，利用误差计算公式计算得到相对 误差大小，相对误差在1％范围内。
表1至表5利用本实施例中提出的超声波气体流量计标况音速计算方法与美国燃气 协会10号报告所提到计算方法，分别依次针对美国燃气协会10号报告中不同气质GulfCoast、Amarillo、High N2、High CO2、Ekofisk在一系列气质温度与气质绝压工况下， 计算其标况音速，并对两者的误差进行计算，根据表格内的计算结果，本实施例中提出 的超声波气体流量计标况音速计算方法计算获取的天然气的标况音速与美国燃气协会 10号报告所提到计算方法计算出的标况音速的误差均在1％以下，通过本实施例中提出 的超声波气体流量计标况音速计算方法计算出的天然气的标况音速结果准确率高且计 算量小。
实施例2：
为了进一步说明本发明的可行性，又选取了11种国内存在的天然气气质，即中原、福建、东海气、塔里、广西南海、成都、广东、青岛、昌邑、渤海、忠武线。
首先利用超声波气体流量计对天然气工况音速值进行采样，考虑到城镇燃气管道的 真实工作环境，故取气质温度从-20℃至60℃变化，5℃为步长；气质绝压取从50KPa 到2000KPa变化，取其中50KPa至300KPa以50KPa为步长，300KPa至2000KPa以 200KPa为步长，利用AGA10报告中提出的天然气的工况音速计算公式对这些天然气气 质进行不同气质温度与气质绝压下的工况音速值的计算，进而获取对应气质温度与气质 绝压下z值的计算。
然后按照图1的流程，利用本实施例中提出的超声波气体流量计标况音速计算方法 的内容，确定对应于不同气质的标况音速简化计算公式。根据得到的公式计算上述天然气气质在各个采样点上所对应的标况音速值。
以现行的AGA10报告提出的天然气音速计算方法为基准，针对前述的天然气气质得到通过AGA10报告的标况音速值计算结果v1。本发明提出的天然气标况音速简化计 算公式的计算结果V0。根据相对误差计算公式计算得到对应的相对误 差大小。表6至表11分别展示各种气质在采样点上的相对误差大小，可见相对误差均 控制在了1％以下，证明本实施例中提出的天然气标况音速计算公式具有较强的可行性。
上文中例举了一组系数x1、x2、x3、x4，而系数x1、x2、x3、x4还可以有其他替代 方案，满足相对误差均控制在1％以下的要求即可。
Claims (2)
1.一种超声波气体流量计标况音速计算方法，其特征在于：
1)实时检测获取管道内的天然气的工况气质绝压数据p、工况气质温度数据t，同时利用超声波气体流量计获取管道内的天然气的工况音速数据v；
2)超声波气体流量计根据公式V0＝x1t0 2+x2p0t0+x3p0+x4t0+z计算获取天然气的标况音速V0，其中p0是天然气的标况气质绝压，p0为101.325kPa，t0是天然气的标况气质温度，t0为20℃，x1、x2是常数，x3＝Az+B，x4＝A1z+B1，其中A、B、A1、B1均为常数；z是由天然气气质决定的参量；
2.如权利要求1所述的超声波气体流量计标况音速计算方法，其特征在于：
x1＝-1.128×10-3；
x2＝5.8398×10-5；
x3＝1.26×10-5z-1.018×10-2；
x4＝1.814×10-3z-4.139×10-2；
由此：
V0＝-1.128×10-3t0 2+5.8398×10-5p0t0+(1.264×10-5z-1.018×10-2)p0+(1.814×10- 3z-4.139×10-2)t0+z
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|---|---|---|---|---|
| JPS564019A (en) * | 1979-06-25 | 1981-01-16 | Toshiba Corp | Acoustic velocity measuring device |
| CN104537198A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-04-22 | 宁波大学 | 一种气体流量计的数据检测方法 |
| CN106643934A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-05-10 | 宁波大学 | 天然气音速计算方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS564019A (en) * | 1979-06-25 | 1981-01-16 | Toshiba Corp | Acoustic velocity measuring device |
| CN104537198A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-04-22 | 宁波大学 | 一种气体流量计的数据检测方法 |
| CN106643934A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-05-10 | 宁波大学 | 天然气音速计算方法 |
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