超聲波流量計系統(tǒng)知識介紹

1、 目目 錄錄一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識 聲波：聲波：是是聲音聲音的傳播形式。聲波是一種的傳播形式。聲波是一種機械波機械波，由物體（，由物體（聲源聲源）振動產(chǎn)）振動產(chǎn)生，聲波傳播的空間就稱為生，聲波傳播的空間就稱為聲場聲場。在在氣體氣體和和液體液體介質(zhì)中傳播時是介質(zhì)中傳播時是一種一種縱波縱波，但在，但在固體固體介質(zhì)中傳介質(zhì)中傳播時可能混有播時可能混有橫波橫波。人耳可以。人耳可以聽到的聲波的聽到的聲波的頻率頻率一般在一般在20赫赫茲茲至至20000赫茲之間赫茲之間。 一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識超聲波超聲波: 是指振動頻率大于是指振動頻率大于20KHz以上

2、的以上的,其每秒的振動次數(shù)（頻率其每秒的振動次數(shù)（頻率）甚高，超出了人耳聽覺的上限（）甚高，超出了人耳聽覺的上限（20000Hz），人們將這種聽），人們將這種聽不見的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它不見的聲波叫做超聲波。超聲和可聞聲本質(zhì)上是一致的，它們的共同點都是一種機械振動，通常以縱波的方式在彈性介們的共同點都是一種機械振動，通常以縱波的方式在彈性介質(zhì)內(nèi)會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲頻率質(zhì)內(nèi)會傳播，是一種能量的傳播形式，其不同點是超聲頻率高，波長短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和高，波長短，在一定距離內(nèi)沿直線傳播具有良好的束射性和方向性方向性.一、超聲波

3、流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識指示被測流量和（或）在選定的時間間隔內(nèi)流體總量的儀表。簡單來說指示被測流量和（或）在選定的時間間隔內(nèi)流體總量的儀表。簡單來說就是用于測量管道或明渠中流體流量的一種儀表，工程上常用單位就是用于測量管道或明渠中流體流量的一種儀表，工程上常用單位m3/h，它可分為瞬時流量（，它可分為瞬時流量（Flow Rate）和累計流量（）和累計流量（Total Flow），），瞬時流量即單位時間內(nèi)過封閉管道或明渠有效截面的量，流過的物質(zhì)可瞬時流量即單位時間內(nèi)過封閉管道或明渠有效截面的量，流過的物質(zhì)可以是氣體、液體、固體；累計流量即為在某一段時間間隔內(nèi)（一天、一以是氣體、液體

4、、固體；累計流量即為在某一段時間間隔內(nèi)（一天、一周、一月、一年）流體流過封閉管道或明渠有效截面的累計量。通過瞬周、一月、一年）流體流過封閉管道或明渠有效截面的累計量。通過瞬時流量對時間積分亦可求得累計流量，所以瞬時流量計和累計流量計之時流量對時間積分亦可求得累計流量，所以瞬時流量計和累計流量計之間也是可以相互轉(zhuǎn)化的間也是可以相互轉(zhuǎn)化的流量計：流量計：一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識流量計分類：流量計分類： 容積式流量計容積式流量計 差壓式流量計差壓式流量計 浮子流量計浮子流量計 渦輪流量計渦輪流量計一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識流量計分類：流量計分類： 電磁流

5、量計電磁流量計 質(zhì)量流量計質(zhì)量流量計 渦街流量計渦街流量計 超聲波流量計超聲波流量計一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識超聲波流量計分類：超聲波流量計分類：根據(jù)對信號檢測的原理，根據(jù)對信號檢測的原理，目前目前超聲波流量計超聲波流量計大致可分大致可分傳播速度差傳播速度差法法(包括：包括：直接時差法直接時差法、時差法、時差法、相位相位差差法、頻差法法、頻差法)波束偏移法、多普勒法、相關(guān)法、空間濾波法及噪聲法等類型。波束偏移法、多普勒法、相關(guān)法、空間濾波法及噪聲法等類型。其中以噪聲法原理及結(jié)構(gòu)最簡單，便于測量和攜帶，價格便宜但其中以噪聲法原理及結(jié)構(gòu)最簡單，便于測量和攜帶，價格便宜但準確度

6、準確度較低，較低，適于在流量測量適于在流量測量準確度準確度要求不高的場合使用要求不高的場合使用一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識目目 錄錄二、超聲波流量計量系統(tǒng)二、超聲波流量計量系統(tǒng)八十年代初期計八十年代初期計, 英國煤氣公司開始研發(fā)四通道的超聲波流量英國煤氣公司開始研發(fā)四通道的超聲波流量1986: 英國煤氣公司授權(quán)一步開發(fā)該類型流量計的工業(yè)領(lǐng)域英國煤氣公司授權(quán)一步開發(fā)該類型流量計的工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用的應(yīng)用Daniel 公司作為唯一的開發(fā)商公

7、司作為唯一的開發(fā)商,進進1989: 第一臺模擬電路超聲波流量計順利出廠銷售并用于商第一臺模擬電路超聲波流量計順利出廠銷售并用于商業(yè)計量業(yè)計量1993: DANIEL 公司采樣自動增益控制和數(shù)字信號處理技術(shù)公司采樣自動增益控制和數(shù)字信號處理技術(shù)改善了流量計的電子單元改善了流量計的電子單元,提高了信號的保真度和流量計的精提高了信號的保真度和流量計的精度度1994: DANIEL 引入防爆的引入防爆的Mark II 電子在英國開始電子在英國開始2005: DANIEL 將將Mark II 升級為升級為升級為升級為MarkIII 電子處理裝電子處理裝置置二、超聲波流量計量系統(tǒng)二、超聲波流量計量系統(tǒng)19

8、98: DANIEL 開發(fā)出可在線拆裝的超聲波探頭器并可提供在線帶開發(fā)出可在線拆裝的超聲波探頭器并可提供在線帶壓拆裝工具壓拆裝工具 2000: 中油西南分公司采用中油西南分公司采用 7 臺臺DANIEL 高級超聲波流量計用于貿(mào)高級超聲波流量計用于貿(mào) 易計量，向重慶和四川的大型天然氣用戶供氣。易計量，向重慶和四川的大型天然氣用戶供氣。2001 ：大慶油田天然氣公司采用流量計用于儲氣庫和內(nèi)部管線計量。大慶油田天然氣公司采用流量計用于儲氣庫和內(nèi)部管線計量。7 臺臺DANIEL中級超聲波用于儲氣庫和內(nèi)部管線計量中級超聲波用于儲氣庫和內(nèi)部管線計量二、超聲波流量計量系統(tǒng)二、超聲波流量計量系統(tǒng)超聲波流量計量

9、系統(tǒng)簡介超聲波流量計量系統(tǒng)簡介二、超聲波流量計量系統(tǒng)二、超聲波流量計量系統(tǒng) 1 、超聲波計量系統(tǒng)的任務(wù)、超聲波計量系統(tǒng)的任務(wù) 準確測量經(jīng)過在氣體輸送管道中安裝的超聲波流量計的天然氣量準確測量經(jīng)過在氣體輸送管道中安裝的超聲波流量計的天然氣量 2 、天然氣的特性、天然氣的特性 可壓縮性，根據(jù)天然氣所受壓力、溫度和天然氣組成的不同，其可壓縮的程可壓縮性，根據(jù)天然氣所受壓力、溫度和天然氣組成的不同，其可壓縮的程 度也不同度也不同3 、怎樣衡量天然氣的量、怎樣衡量天然氣的量A ，體積計量：將經(jīng)過超聲波流量計的、在實際輸送狀況下的天然量轉(zhuǎn)換為，體積計量：將經(jīng)過超聲波流量計的、在實際輸送狀況下的天然量轉(zhuǎn)換為

10、某一指定狀態(tài)（標準狀態(tài)）下的天然氣量某一指定狀態(tài)（標準狀態(tài)）下的天然氣量B ，能量計量：將經(jīng)過超聲波流量計的、在實際輸送狀況下的天然量轉(zhuǎn)換為，能量計量：將經(jīng)過超聲波流量計的、在實際輸送狀況下的天然量轉(zhuǎn)換為該氣量燃燒后可以發(fā)出的熱量該氣量燃燒后可以發(fā)出的熱量一、超聲波流量計基本知識一、超聲波流量計基本知識二、超聲波流量計量系統(tǒng)二、超聲波流量計量系統(tǒng)1 、工況流量測量儀表（如氣體超聲波流量計）工況流量測量儀表（如氣體超聲波流量計）用于測量在管道中實際輸送狀態(tài)下的天然氣流量用于測量在管道中實際輸送狀態(tài)下的天然氣流量 2 、溫度、壓力測量儀表（如溫度、壓力變送器）溫度、壓力測量儀表（如溫度、壓力變送器

11、）用于測量管道實際輸送氣體的狀態(tài)用于測量管道實際輸送氣體的狀態(tài) 3 、天然氣組成分析儀表（如氣相色譜分析儀）天然氣組成分析儀表（如氣相色譜分析儀）分析管道中輸送的天然氣成份，用于計算天然氣的可壓縮程度或天然分析管道中輸送的天然氣成份，用于計算天然氣的可壓縮程度或天然氣的可發(fā)熱程度氣的可發(fā)熱程度 4 、計量二次儀表（如流量計算機）計量二次儀表（如流量計算機） 綜合上述測量結(jié)果，計算出滿足貿(mào)易交接要求的量值綜合上述測量結(jié)果，計算出滿足貿(mào)易交接要求的量值二、超聲波流量計量系統(tǒng)二、超聲波流量計量系統(tǒng)優(yōu)點：優(yōu)點：二、超聲波流量計量系統(tǒng)二、超聲波流量計量系統(tǒng)優(yōu)點：優(yōu)點：二、超聲波流量計量系統(tǒng)二、超聲波流量

12、計量系統(tǒng)優(yōu)點：優(yōu)點：二、超聲波流量計量系統(tǒng)二、超聲波流量計量系統(tǒng)優(yōu)點：優(yōu)點：二、超聲波流量計量系統(tǒng)二、超聲波流量計量系統(tǒng)優(yōu)點：優(yōu)點：目目 錄錄 氣體超聲波流量計是利用超聲脈沖在氣流中氣體超聲波流量計是利用超聲脈沖在氣流中傳播的傳播的速度速度與與氣流的速度氣流的速度有對應(yīng)的關(guān)系，即順流時的超聲脈有對應(yīng)的關(guān)系，即順流時的超聲脈沖傳播速度比逆流時傳播的速度要快，這兩種超聲脈沖傳播速度比逆流時傳播的速度要快，這兩種超聲脈沖傳播的時間差越大，則流量也越大的原理。在實際沖傳播的時間差越大，則流量也越大的原理。在實際工作過程中，處在上下游的工作過程中，處在上下游的換能器將同時發(fā)射超聲波換能器將同時發(fā)射超聲波

13、脈沖脈沖，顯然一個是逆流傳播，一個是順流傳播。氣流，顯然一個是逆流傳播，一個是順流傳播。氣流的作用將使的作用將使兩束脈沖兩束脈沖以不同的傳播時間到達接收換能以不同的傳播時間到達接收換能器。由于兩束脈沖傳播的實際路程相同，傳輸時間的器。由于兩束脈沖傳播的實際路程相同，傳輸時間的不同直接反映了氣體流速的大小。不同直接反映了氣體流速的大小。 三、超聲波流量計測量原理 三、超聲波流量計測量原理 三、超聲波流量計測量原理 三、超聲波流量計測量原理 三、超聲波流量計測量原理 三、超聲波流量計測量原理 三、超聲波流量計測量原理 三、超聲波流量計測量原理 三、超聲波流量計測量原理 四通道流量計四通道流量計 流

14、量計算的步驟流量計算的步驟 測量每個通道的聲波傳輸時間測量每個通道的聲波傳輸時間 計算每個通道的速度計算每個通道的速度 計算平均速度計算平均速度 流速乘以截面積流速乘以截面積三、超聲波流量計測量原理 目目 錄錄四、超聲波流量計結(jié)構(gòu)及組成四、超聲波流量計結(jié)構(gòu)及組成 主要分為三部分：流量計本體、超聲換能器、Mark II電子數(shù)據(jù)處理單元，如圖所示： 流量計本體：流量計本體是經(jīng)特殊加工，用于安裝超聲換能器、Mark II電子數(shù)據(jù)處理單元及壓力變送的裝置。 超聲換能器：超聲換能器是把聲能轉(zhuǎn)換成電信號和反過來把電信號轉(zhuǎn)換成聲能的元件。四、超聲波流量計結(jié)構(gòu)及組成四、超聲波流量計結(jié)構(gòu)及組成四、超聲波流量計結(jié)

15、構(gòu)及組成 Mark II電子數(shù)據(jù)處理單元：電子數(shù)據(jù)處理單元：由電子元件和微處理器系統(tǒng)由電子元件和微處理器系統(tǒng)組成。它接受超聲換能器的組成。它接受超聲換能器的信號，且具有處理測量信號，且具有處理測量信號信號和和顯示顯示、輸出輸出及記錄測量結(jié)及記錄測量結(jié)果等功能。果等功能。二、超聲波流量計基本原理二、超聲波流量計基本原理四、超聲波流量計結(jié)構(gòu)及組成四、超聲波流量計結(jié)構(gòu)及組成四、超聲波流量計結(jié)構(gòu)及組成四、超聲波流量計結(jié)構(gòu)及組成五、超聲波安裝與維護四、超聲波流量計結(jié)構(gòu)及組成目目 錄錄管路安裝管路安裝 1、上、下游直管段、上、下游直管段 緊鄰超聲流量計的上、下游安裝一定長度的直管段。上游條緊鄰超聲流量計的

16、上、下游安裝一定長度的直管段。上游條件較為理想時，要求上游直管段為件較為理想時，要求上游直管段為10D，下游直管段為，下游直管段為5D（推薦上游直管段為（推薦上游直管段為20D，下游直管段為，下游直管段為5D）。雙向流動時，）。雙向流動時，上、下游直管段均應(yīng)至少上、下游直管段均應(yīng)至少10倍管道公稱直徑。倍管道公稱直徑。 五、超聲波安裝與維護 2、 超聲流量計表體安裝超聲流量計表體安裝 超聲流量計表體安裝各廠家要求各不相同，一般應(yīng)保證表體超聲流量計表體安裝各廠家要求各不相同，一般應(yīng)保證表體水平安裝，有的還應(yīng)將表體法蘭上定位銷孔與上、下游直管水平安裝，有的還應(yīng)將表體法蘭上定位銷孔與上、下游直管段相

17、應(yīng)銷孔對齊。段相應(yīng)銷孔對齊。安裝時應(yīng)留有足夠的檢修空間。安裝時應(yīng)留有足夠的檢修空間。 3 、突入物、突入物 超聲流量計的內(nèi)徑、連接法蘭及其緊鄰的上、下游直管段應(yīng)超聲流量計的內(nèi)徑、連接法蘭及其緊鄰的上、下游直管段應(yīng)具有相同的內(nèi)徑，其偏差應(yīng)在管徑的具有相同的內(nèi)徑，其偏差應(yīng)在管徑的1以內(nèi)；以內(nèi)； 五、超聲波安裝與維護 4、內(nèi)表面、內(nèi)表面 與超聲流量計匹配的直管段，其內(nèi)壁應(yīng)無銹蝕及其它機械損與超聲流量計匹配的直管段，其內(nèi)壁應(yīng)無銹蝕及其它機械損傷，在組裝之前，應(yīng)除去超聲流量計及其連接管內(nèi)的防銹油傷，在組裝之前，應(yīng)除去超聲流量計及其連接管內(nèi)的防銹油或沙石灰塵等附屬物。使用中也應(yīng)隨時保持介質(zhì)流通通道的或沙石

18、灰塵等附屬物。使用中也應(yīng)隨時保持介質(zhì)流通通道的干凈、光滑。干凈、光滑。 5、溫度計插孔、溫度計插孔 對單向流測量，應(yīng)將溫度計插孔設(shè)在超聲流量計下游距法對單向流測量，應(yīng)將溫度計插孔設(shè)在超聲流量計下游距法蘭端面（蘭端面（25）D之間；對雙向流進行測量，溫度計插孔應(yīng)設(shè)之間；對雙向流進行測量，溫度計插孔應(yīng)設(shè)在距超聲流量計法蘭端面至少在距超聲流量計法蘭端面至少3D的位置。的位置。五、超聲波安裝與維護超聲波流量計的投運1.流量計投用以前應(yīng)該按國家標準或規(guī)程進行檢定或?qū)嵙餍Ａ髁坑嬐队靡郧皯?yīng)該按國家標準或規(guī)程進行檢定或?qū)嵙餍?。準?.2.檢查各種信號線，電源線連接完好。檢查各種信號線，電源線連接完好。3.3

19、.先打開進口旁通閥，給管道緩慢充氣，然后緩慢打開進口先打開進口旁通閥，給管道緩慢充氣，然后緩慢打開進口截止閥（至少持續(xù)一分鐘），避免流量計過高壓差或過高流截止閥（至少持續(xù)一分鐘），避免流量計過高壓差或過高流速，給管道緩慢加壓，達到流量計的運行壓力。注意速，給管道緩慢加壓，達到流量計的運行壓力。注意: :壓力壓力劇烈震蕩或不當?shù)母咚偌訅簳p壞流量計劇烈震蕩或不當?shù)母咚偌訅簳p壞流量計 4.4.檢查所有的法蘭連接處和引壓接頭及溫度傳感器的插入接檢查所有的法蘭連接處和引壓接頭及溫度傳感器的插入接頭處是否有氣體泄漏。頭處是否有氣體泄漏。五、超聲波安裝與維護5.接線檢查：接線檢查：對照廠家提供的系統(tǒng)接線圖，檢查所有接線無誤。對照廠家提供的系統(tǒng)接線圖，檢查所有接線無誤。7.7.流量計最高流速不超過流量計最高流速不超過30m/s30m/s8.8.流量計在啟用前要求進行零流量測試，現(xiàn)場不具備條件應(yīng)進流量計在啟用前要求進行零流量測試，現(xiàn)場不具備條件應(yīng)進