Study on the Relationship Between Gas and Air Through Ultrasonic Gas Meters
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摘要: 超声波燃气表从理论上分析其计量性能与介质无关。但是燃气和空气,由于声阻抗不同,引起声波在两种介质中的透射率不同;由于切变黏滞系数和摩尔质量不同,声波衰减程度不同。采用流量范围为0.016~10 m3/h,最大工作压力为10 kPa,扩展不确定度Urel=0.33%(k=2)的活塞式流量标准装置对3个1.5级G4规格超声波燃气表进行燃气测试。数据表明,1#出现零漂,导致其大中流量点误差比空气偏−5.61%,3#出现错波及零漂现象,导致其小流量点误差比空气偏−15.22%。由此建议在型式评价时将燃气和空气关系作为必测项目。Abstract: The measurement performance of ultrasonic gas meters is, theoretically, independent of the object (i.e. the medium) they measure. However, due to the different acoustic impedances of gas and air, the transmittance of sound waves in the two media is different; due to the difference in shear viscosity and molar mass, the attenuation of sound waves is different. A standard piston-type flow device, with a flow range of (0.016~10) m3/h, the maximum working pressure of 10 kPa and expanded uncertainty of Urel=0.33% (k=2), was used to test three 1.5-level G4 ultrasonic gas meters. The test data showed that 1# had zero drift, which caused its large and medium flow point error to be −5.61% compared to air, and 3# had a wrong-wave and zero-drift phenomenon, which caused its small flow point to have an error of −15.22% compared to air. Therefore, it is recommended that the relationship between gas and air be a mandatory item in type evaluation.
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表 1 燃气-空气关系要求
Table 1. Requirements of gas-air relationship
流量/m3/h 最大允
许误差最大平均
误差偏移最大平均
误差幅度高区 qt≤q≤qmax ±1.5% ±1.5% ±2% 低区 qmin≤q < qt ±3% ±3% ±4% 注:qmin为最小流量点,qmax为最大流量点,qt为分界流量点。 表 2 燃气组分表
Table 2. Gas composition table
序号 组分 摩尔比例 1 甲烷 0.7939 2 乙烷 0.0995 3 丙烷 0.0300 4 氮气 0.0464 5 二氧化碳 0.0302 表 3 G4超声波燃气表燃气与空气误差
Table 3. Error in measurements of gas and air with G4 ultrasonic gas meters
流量/(m3/h) 测试介质 空气误差/% 燃气误差/% 1# 2# 3# 1# 2# 3# 6 −0.86 −0.61 −0.82 −1.42 −1.15 −5.53 4.2 −0.96 −0.44 −0.48 −1.49 −1.38 −5.52 2.4 −0.37 −0.36 −0.18 −1.27 −1.24 −5.83 1.2 −0.12 −0.10 −0.14 −1.30 −0.93 −5.93 0.6 −0.91 −0.13 −0.72 −2.16 −1.05 −6.33 0.4 −0.39 0.25 −0.70 −1.64 −0.61 −6.23 0.2 −0.55 0.38 −0.98 −2.17 −0.67 −7.38 0.12 −0.67 0.23 −2.45 −4.88 −0.51 −13.45 0.04 −0.49 −1.14 −2.80 −6.64 −0.94 −18.02 表 4 G4超声波燃气表燃气-空气关系测试结果
Table 4. Test results of gas-air relationship with G4 ultrasonic gas meters
表号 流量/(m3/h) 空气最大
误差/%燃气最大
误差/%最大平均误
差偏移/%最大平均误
差幅度/%1# qt≤q≤qmax −0.96 −2.16 −1.25 −2.04 qmin≤q < qt −0.67 −6.64 −6.15 −6.25 2# qt≤q≤qmax −0.61 −1.38 −0.94 −1.28 qmin≤q < qt −1.14 −0.94 −1.05 −1.32 3# qt≤q≤qmax −0.82 −6.33 −5.61 −6.19 qmin≤q < qt −2.80 −18.02 −15.22 −17.32 -
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