气体超声波流量计简介

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工作原理,超声波流量计时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，这两种超声波脉冲传播的时间差越大，则流量也越大的原理。,原理示意图,传输时间,.,004,传输时间,.007,=,.,003,结构,流量计本体,超声波探头,CPU,板（主板）,数据采集板（放大板）,超声波连线板,SPU,指信号处理单元，每个传感器通过铠装同轴电缆与,SPU,连接。它是安装在防爆密封箱内的电路板，信号处理单元安装在测量管段上。,信号处理单元（,signal processing unit,或,SPU,）,四声道的,Q.Sonic,超声流量计的信号处理单元（,SPU,）都装在一个隔爆并全天候的密封箱中，信号处理单元是实现控制超声传感器工作、,AGC,自动增益的调节、处理超声传感器接受的信号、判断信号有效性、计算工况体积流量、与流量计算机通讯等功能的电子单元。,流,量,计,本,体,放大板,标况的参比条件是,101.325Kpa,20,0,C,超声传感器（,ultrasonic transducer,）,气体超声流量计采用既能发射又能接收超声波脉冲（频率大于,20000Hz,的声波）的超声传感器作为检测元件。如上图所示，这种传感器成对地安装在管壁上。一个传感器所发射的超声波脉冲穿过管道，在管道内壁发生反射后，会被另一个传感器所接收。每一个传感器即能发射也能接受超声波脉冲。,探头,发送、接收超声波脉冲信号,电信号 脉冲信号,数据采集板,与探头通讯，信号放大、数字化处理，发送到,CPU,板,CPU,主板,通过时差计算声速、流速,连线板,现场电源、信号线接口,流量计算机,根据流量计、压变、温变、色谱分析仪数据进行计算,超声波探头,1,，高频率，低功耗，低电压工作，高效，安全,2,，灵敏度高,3,，可以在线带压更换，更换电缆不影响工作及精度,4,，适用广泛,5,， 结构紧凑，插入表体浅，不易受污垢影响，寿命长,探头的特点,超声波,CPU,板,接线插口,超声波数据采集板（放大板）,超声波连线板,接口,功能,作用,J2,电源线,24V,提供电源,J7,485,信号线,连接流量计算机、上传数据,J8,网线,连接机柜网络交换机、外界访问,CPU,板,J4,现场标定,测试脉冲,接线,常见故障,CPU,板,故障后流量计不能工作，与流量计算机通信中断,数据采集板,故障后某一探头或者几个探头的数据均不正常,探头,故障后该探头的数据不正常,流量突变要注意压变，温变,超声波标准诊断参数,声道流速、平均流速、流速比率,声速,平均增益,信号质量,信噪比,声道流速、平均流速、流速比率,声道流速,(Flow Velocity),是指一对探头间的平均流速；平均流速是指各个声道所测得的气体流速的加权平均值；流速比率（,Velocity Ratio,）是指每个声道的流速除以流量计的平均流速。,声速,（,Speed of Sound,）,四个声道的声速应该基本上都是相等的，如果出现某个声道声速偏差较大则该对探头可能存在问题。,平均增益,（,Gain,）,增益指为了使接受信号达到需要的振幅强度，需要对其增强多少。如果信号的强度衰减，则其增益增加。不同的流体条件对流量计的增益有很大的影响；相同流态下，大口径的流量计由于其声道较长，故其增益会比小口径的要大。,信号质量,（,Signal Quality, Performance,）,在低流速下，信号质量应基本是,100%,，而在接近所允许的最大流速时，小于,100%,的信号质量是可能发生的，但如果仪表内的流量仅达到最高流量的,50%,时信号质量未达到,100%,时，应对仪表进行检查，另外小于,100%,的信号质量并不意味着仪表精度的降低。,信噪比（,Signal-to-Noise Ration, SNR,）,信噪比是接受到的信号和背景噪声的数值比率，具体公式如下：,如果噪音成为问题则可以通过信噪比进行判断噪音的来源。,通常情况下流量计正常工作时具有较高的信噪比，低信噪比意味着可能存在控制阀噪声，也有可能是超声波探头脏污需要清洗等情况。,1,、,简述流量计算机的功能。,（,1,）计算功能：采集现场信号以计算想得到的参数；（,2,）显示功能：显示需要的各种参数；（,3,）控制功能：可控制阀门等设备；（,4,）报警功能；（,5,）数据传输功能：可向各类终端设备以数字，模拟或脉冲信号形式传送数据；,2,、超声波流量计的维护内容。,（,1,）长时间不使用超声波流量计应关闭其流量计算机电源。（,2,）如果超声波流量计长时没有运行，启动前应仔细检查接线和各连接点有无漏气现象。（,3,）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、每个声道的增益（,AGC,）、信号质量与噪音、查看流量、声速、平均流量、工况流量。,结构,三声道流量计,Instromet,采用的是一个单反射和两个双反射技术，,Controlotron,采用单反射技术，不确定度为,0.7 1.0%,。,结构,三声道流量计,结构,四声道和五声道流量计,四声道流量计：,Daniel,采用的是直射技术，不确定度为,0.5%,左右。,五声道流量计：目前只有,Instromet,公司推出此产品，有三个声道采用单反射技术，两个声道采用旋转方向相反的双反射技术，对旋涡流的流量测量准确度较高，不确定度为,0.5%,左右。,结构,四声道流量计,计量特性,工作原理简单；,测量准确度高，量程比大，一般都是,1,：,20,，可达到,1,：,100,；,适应性强，上游直管段最好,2530D,，下游直管段最好,10D (,加流动调节器，上游最短,10D,，下游,5D,，加上表体约,20D),；,无可动部件，可直接进行清管作业；,受压力变化影响较小；,为高科技产品，各厂家的产品都有其独特的专利技术，一次性投资高；,多声道，尤其是四声道和五声道流量计能适用多种流态；,计量特性,声速,温度,气体运行状况的测量是相对独立的,特别适用于高压气体,一般最低工作压力为,45,bar,常见流量计的直径, 150,mm - 600mm (6,”,-36,”,),最高压力可达,ANSI #2500(,约,42,MPa),应用场合,普通气体超声波流量计,非贸易交接的场合,比对,储气罐的测量,海洋天然气的计量,原料天然气的测量,