超声波流量计系统知识介绍

1、超声波流量计系统知识介绍第一页，共64页。一、超声波流量计的基本知识二、超声波流量计计量系统三、超声波流量计工作原理四、超声波流量计结构及组成目 录五、超声波流量计安装与维护第二页，共64页。一、超声波流量计基本知识 声波：是声音的传播形式。声波是一种机械波，由物体（声源）振动产生，声波传播的空间就称为声场。在气体和液体介质中传播时是一种纵波，但在固体介质中传播时可能混有横波。人耳可以听到的声波的频率一般在20赫兹至20000赫兹之间。 第三页，共64页。一、超声波流量计基本知识超声波: 是指振动频率大于20KHz以上的,其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的上限（20000Hz），人

2、们将这种听不见的声波叫做超声波。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性.第四页，共64页。一、超声波流量计基本知识指示被测流量和（或）在选定的时间间隔内流体总量的仪表。简单来说就是用于测量管道或明渠中流体流量的一种仪表，工程上常用单位m3/h，它可分为瞬时流量（Flow Rate）和累计流量（Total Flow），瞬时流量即单位时间内过封闭管道或明渠有效截面的量，流过的物质可以是气体、液体、固体；累计流量即为在某一段时间间隔内（一天、一周、

3、一月、一年）流体流过封闭管道或明渠有效截面的累计量。通过瞬时流量对时间积分亦可求得累计流量，所以瞬时流量计和累计流量计之间也是可以相互转化的流量计：第五页，共64页。一、超声波流量计基本知识流量计分类： 容积式流量计 差压式流量计 浮子流量计 涡轮流量计第六页，共64页。一、超声波流量计基本知识流量计分类： 电磁流量计 质量流量计 涡街流量计 超声波流量计第七页，共64页。一、超声波流量计基本知识超声波流量计分类：根据对信号检测的原理，目前超声波流量计大致可分传播速度差法(包括：直接时差法、时差法、相位差法、频差法)波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法及噪声法等类型。其中以噪声法原理及结构

4、最简单，便于测量和携带，价格便宜但准确度较低，适于在流量测量准确度要求不高的场合使用第八页，共64页。一、超声波流量计基本知识第九页，共64页。一、超声波流量计基本知识第十页，共64页。一、超声波流量计基本知识第十一页，共64页。一、超声波流量计基本知识第十二页，共64页。一、超声波流量计的基本知识二、超声波流量计计量系统三、超声波流量计工作原理四、超声波流量计结构及组成目 录五、超声波流量计安装与维护第十三页，共64页。二、超声波流量计量系统八十年代初期计, 英国煤气公司开始研发四通道的超声波流量1986: 英国煤气公司授权一步开发该类型流量计的工业领域的应用Daniel 公司作为唯一的开发

5、商,进1989: 第一台模拟电路超声波流量计顺利出厂销售并用于商业计量1993: DANIEL 公司采样自动增益控制和数字信号处理技术改善了流量计的电子单元,提高了信号的保真度和流量计的精度1994: DANIEL 引入防爆的Mark II 电子在英国开始2005: DANIEL 将Mark II 升级为升级为MarkIII 电子处理装置第十四页，共64页。二、超声波流量计量系统1998: DANIEL 开发出可在线拆装的超声波探头器并可提供在线带压拆装工具2000: 中油西南分公司采用7 台DANIEL 高级超声波流量计用于贸 易计量，向重庆和四川的大型天然气用户供气。2001 ：大庆油田天

6、然气公司采用流量计用于储气库和内部管线计量。7 台DANIEL中级超声波用于储气库和内部管线计量第十五页，共64页。二、超声波流量计量系统超声波流量计量系统简介第十六页，共64页。二、超声波流量计量系统 1 、超声波计量系统的任务 准确测量经过在气体输送管道中安装的超声波流量计的天然气量2 、天然气的特性可压缩性，根据天然气所受压力、温度和天然气组成的不同，其可压缩的程 度也不同3 、怎样衡量天然气的量A ，体积计量：将经过超声波流量计的、在实际输送状况下的天然量转换为某一指定状态（标准状态）下的天然气量B ，能量计量：将经过超声波流量计的、在实际输送状况下的天然量转换为该气量燃烧后可以发出的

7、热量第十七页，共64页。一、超声波流量计基本知识第十八页，共64页。二、超声波流量计量系统1 、工况流量测量仪表（如气体超声波流量计）用于测量在管道中实际输送状态下的天然气流量2 、温度、压力测量仪表（如温度、压力变送器）用于测量管道实际输送气体的状态3 、天然气组成分析仪表（如气相色谱分析仪）分析管道中输送的天然气成份，用于计算天然气的可压缩程度或天然气的可发热程度4 、计量二次仪表（如流量计算机）综合上述测量结果，计算出满足贸易交接要求的量值第十九页，共64页。二、超声波流量计量系统优点：第二十页，共64页。二、超声波流量计量系统优点：第二十一页，共64页。二、超声波流量计量系统优点：第二

8、十二页，共64页。二、超声波流量计量系统优点：第二十三页，共64页。二、超声波流量计量系统优点：第二十四页，共64页。一、超声波流量计的基本知识二、超声波流量计计量系统三、超声波流量计工作原理四、超声波流量计结构及组成目 录五、超声波流量计安装与维护第二十五页，共64页。 气体超声波流量计是利用超声脉冲在气流中传播的速度与气流的速度有对应的关系，即顺流时的超声脉冲传播速度比逆流时传播的速度要快，这两种超声脉冲传播的时间差越大，则流量也越大的原理。在实际工作过程中，处在上下游的换能器将同时发射超声波脉冲，显然一个是逆流传播，一个是顺流传播。气流的作用将使两束脉冲以不同的传播时间到达接收换能器。由

9、于两束脉冲传播的实际路程相同，传输时间的不同直接反映了气体流速的大小。 三、超声波流量计测量原理 第二十六页，共64页。三、超声波流量计测量原理 第二十七页，共64页。三、超声波流量计测量原理 第二十八页，共64页。三、超声波流量计测量原理 第二十九页，共64页。三、超声波流量计测量原理 第三十页，共64页。三、超声波流量计测量原理 第三十一页，共64页。三、超声波流量计测量原理 第三十二页，共64页。三、超声波流量计测量原理 第三十三页，共64页。三、超声波流量计测量原理 第三十四页，共64页。四通道流量计 流量计算的步骤 测量每个通道的声波传输时间 计算每个通道的速度 计算平均速度 流速乘

10、以截面积三、超声波流量计测量原理 第三十五页，共64页。一、超声波流量计的基本知识二、超声波流量计计量系统三、超声波流量计工作原理四、超声波流量计结构及组成目 录五、超声波流量计安装与维护第三十六页，共64页。四、超声波流量计结构及组成第三十七页，共64页。四、超声波流量计结构及组成 主要分为三部分：流量计本体、超声换能器、Mark II电子数据处理单元，如图所示： 流量计本体：流量计本体是经特殊加工，用于安装超声换能器、Mark II电子数据处理单元及压力变送的装置。 超声换能器：超声换能器是把声能转换成电信号和反过来把电信号转换成声能的元件。第三十八页，共64页。四、超声波流量计结构及组成

11、第三十九页，共64页。四、超声波流量计结构及组成第四十页，共64页。四、超声波流量计结构及组成 Mark II电子数据处理单元：由电子元件和微处理器系统组成。它接受超声换能器的信号，且具有处理测量信号和显示、输出及记录测量结果等功能。第四十一页，共64页。二、超声波流量计基本原理第四十二页，共64页。四、超声波流量计结构及组成第四十三页，共64页。四、超声波流量计结构及组成第四十四页，共64页。四、超声波流量计结构及组成第四十五页，共64页。四、超声波流量计结构及组成第四十六页，共64页。五、超声波安装与维护第四十七页，共64页。四、超声波流量计结构及组成第四十八页，共64页。一、超声波流量计

12、的基本知识二、超声波流量计计量系统三、超声波流量计工作原理四、超声波流量计结构及组成目 录五、超声波流量计安装与维护第四十九页，共64页。管路安装1、上、下游直管段 紧邻超声流量计的上、下游安装一定长度的直管段。上游条件较为理想时，要求上游直管段为10D，下游直管段为5D（推荐上游直管段为20D，下游直管段为5D）。双向流动时，上、下游直管段均应至少10倍管道公称直径。 五、超声波安装与维护第五十页，共64页。2、 超声流量计表体安装 超声流量计表体安装各厂家要求各不相同，一般应保证表体水平安装，有的还应将表体法兰上定位销孔与上、下游直管段相应销孔对齐。安装时应留有足够的检修空间。3 、突入物

13、 超声流量计的内径、连接法兰及其紧邻的上、下游直管段应具有相同的内径，其偏差应在管径的1以内； 五、超声波安装与维护第五十一页，共64页。4、内表面 与超声流量计匹配的直管段，其内壁应无锈蚀及其它机械损伤，在组装之前，应除去超声流量计及其连接管内的防锈油或沙石灰尘等附属物。使用中也应随时保持介质流通通道的干净、光滑。5、温度计插孔 对单向流测量，应将温度计插孔设在超声流量计下游距法兰端面（25）D之间；对双向流进行测量，温度计插孔应设在距超声流量计法兰端面至少3D的位置。五、超声波安装与维护第五十二页，共64页。超声波流量计的投运1.流量计投用以前应该按国家标准或规程进行检定或实流校准。2.检

14、查各种信号线，电源线连接完好。3.先打开进口旁通阀，给管道缓慢充气，然后缓慢打开进口截止阀（至少持续一分钟），避免流量计过高压差或过高流速，给管道缓慢加压，达到流量计的运行压力。注意:压力剧烈震荡或不当的高速加压会损坏流量计 4.检查所有的法兰连接处和引压接头及温度传感器的插入接头处是否有气体泄漏。五、超声波安装与维护第五十三页，共64页。5.接线检查：对照厂家提供的系统接线图，检查所有接线无误。7.流量计最高流速不超过30m/s8.流量计在启用前要求进行零流量测试，现场不具备条件应进行工况条件下的零流量测试（零流量测试就是关闭超声流量计的上、下游阀门，使流过流量计的气体流速为零，等管道内气体

15、温度稳定后，读取零流速读数，每个声道的气体流速至少记录30s，要求零流速读数应小于12mm/s。）五、超声波安装与维护第五十四页，共64页。五、超声波安装与维护第五十五页，共64页。五、超声波安装与维护第五十六页，共64页。第五十七页，共64页。第五十八页，共64页。 注意事项： 1、 应定期检查信号处理单元、声道有无故障、零流量测量是否准确、超声换能器表面是否有沉积物等。定期收集流量监测系统的运行数据，并分析比较，以确定流量计是否存在故障。 2、超声波流量计运行时注意声道的效率，如果没有达到100%，请检查声道. 3、长时间不使用超声波流量计应关闭其流量计算机电源。 4、如果超声波流量计长时

16、没有运行，启动前应仔细检查接线和各连接点有无漏气现象。五、超声波安装与维护第五十九页，共64页。五、超声波安装与维护第六十页，共64页。五、超声波安装与维护序号可能发生的故障原因排除方法1没有流量信号接触不好检查超声流量计的各信号电缆及接头、直流电源的电压、电源线及用户一端的接口。其它需对超声流量计进一步检查。若某组件被确认已损坏时，应更新与其相同型号规格的组件，或超声流量计厂家推荐型号组件，更换后应进行相应的检查。2增益值/信噪比异常脏污经超声流量计参数检查证实是超声探头脏污，应按第三节的要求进行清洗。3超声探头不工作压力超范围调整计量工作压力或更换合适的探头。探头故障按要求更换相同型号的新

17、探头，并将新探头的标定参数输入到相应的程序系统中，记录新探头的系列号。检查各声道的声速测量值，其最大误差不超过0.2%。再计算出相同条件下的理论声速，二者之间误差应在超声流量计说明书规定的范围内。4没有温度、压力信号接触不好分别检查超声流量计温度、压力测量系统接线。第六十一页，共64页。五、超声波安装与维护5温度、压力信号异常参数设置或零漂检查系统设置。定期对温度、压力测量系统进行校检，确保温度压力测量数据准确可靠。6计算机报警计算机报警有责任和非责任报警、有冷启动和热启动报警和电池电压低等报警，应按照超声流量计的说明书进行检查。7系统报警报警设置在确认温度、压力测量系统正常的情况下，检查超声流量计算机内的压力、温度量程范围设置是否正确。8过程报警报警设置过程报警主要有流量、温度、压力、密度、以及