超聲波流量計課件

超聲波流量計超聲波流量計超聲波流量計超聲波流量計簡介工作條件安裝、投運及維護保養(yǎng)工作原理結構形式及特點22020/12/1超聲波流量計超聲波流量計超聲波流量計超聲波流量計簡介工作條件1超聲波流量計簡介工作條件安裝、投運及維護保養(yǎng)工作原理結構形式及特點2020/12/12超聲波流量計簡介工作條件安裝、投運及維護保養(yǎng)工作原理結構形式一、氣體超聲波流量計簡介氣體超聲波流量計的應用始于20世紀90年代，是繼孔板流量計、渦輪流量計之后第三類適用于高壓、大口徑、高準確度的天然氣流量計。是一種利用超聲束或超聲脈沖在流體中的傳輸特性（速度、相位）進行流量測量的速度式流量計。

2020/12/13一、氣體超聲波流量計簡介氣體超聲波流量計的應用始于2超聲波流量計適用于不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量的測量，廣泛使用于：長輸管線集氣系統(tǒng)海洋天然氣壓氣站氣體處理工廠高壓管線輸配管網(wǎng)

應用場合2020/12/14超聲波流量計適用于不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量二、超聲波流量計結構形式及特點

結構

流量計包括一次儀表和二次儀表。

一次儀表主要由流量計表體、超聲波換能器和信號處理單元組成；二次儀表包括壓力變送器、溫度變送器和流量計算機。圖2超聲波流量計結構示意圖2020/12/15二、超聲波流量計結構形式及特點結構流量計包1、一次儀表表體：包括上下游直管段，是最基本的部件，用于安裝換能器、信號處理單元等部件。換能器：將電能轉換成超聲波能量，發(fā)射到被測流體中，接收器接收超聲波信號并轉換成電壓信號輸出。信號處理單元：處理換能器傳來的電壓信號，計算工況體積流量，將信息傳輸至流量計算機。2020/12/161、一次儀表表體：包括上下游直管段，是最基本的部件，用于安裝2、二次儀表壓力變送器：測量氣體壓力；溫度變送器：測量氣體溫度；色譜分析儀：測量氣體組分；流量計算機：計算功能、顯示功能、組態(tài)功能、報警功能、輸出功能、通信功能。2020/12/172、二次儀表壓力變送器：測量氣體壓力；2020/12/17

形式流量計按換能器安裝方式可分為插入式和外夾式兩種。接觸式流量計根據(jù)換能器數(shù)量不同，分為單聲道流量計、雙聲道流量計和多聲道流量計。超聲波流量計聲道的布置方式分為對射式、反射式和平行式。流量計的輸出方式有脈沖輸出、模擬量輸出和數(shù)字通訊輸出等。2020/12/18形式流量計按換能器安裝方式可分為插入式和外夾式兩種。20

優(yōu)缺點1、主要優(yōu)點工作原理簡單；重復性好，測量精度高，線性好；量程比大，一般為1:20，甚至更高；不受氣體壓力、溫度或氣體組分變化的影響；測量管徑大，最大測量管徑可達10m；無可動部件，無壓力損失，堅固耐用。2020/12/19優(yōu)缺點1、主要優(yōu)點2020/12/192、主要缺點價格昂貴，只適用于大、中口徑；對上下游直管段長度有要求；結構較為復雜，故障排除較困難，抗干擾性較差，對安裝的要求十分嚴格。2020/12/1102、主要缺點2020/12/110三、氣體超聲波流量計工作原理

超聲波流量計以測量聲波在流動介質(zhì)中傳播時間與流量的關系為原理，由超聲波轉換器將電能轉換為超聲波能量，在管道內(nèi)向逆流和順流方向傳播，其傳播時間差與被測氣體的軸向平均流速有關，通過測量傳播時間差就可以得出氣體的流速，進而計算出流體的流量。再將壓力、溫度以及氣體組分上傳到流量計算機中進行修正，即能得出標況下的氣體流量。圖1超聲流量測量原理示意圖V2020/12/111三、氣體超聲波流量計工作原理超聲波流量計以測按圖1所示，順流和逆流傳播時間與各量之間的關系為：

式中：tu-超聲波在流體中逆流傳播的時間；

td-超聲波在流體中順流傳播的時間；

c-聲波在靜止流體中的傳播速度；

v-流體軸向流速；

L-聲道長度；

x-聲道距離。

流體流速的表達式：圖1超聲流量測量原理示意圖

流量計算2020/12/112按圖1所示，順流和逆流傳播時間與各量之間的關系為：式中：

將測得的多個聲道的流體利用數(shù)學的函數(shù)關系聯(lián)合起來，得到管道平均流速：SVavg=

WnVnn=1n

式中：Vavg-軸向平均流速；

Vn-每個聲道測得的氣體流速；

Wn-權重因子，取決于探頭的分布情況。流量=流速*截面積2020/12/113將測得的多個聲道的流體利用數(shù)學的函數(shù)關系聯(lián)合起來，得四、超聲波流量計工作條件

根據(jù)GB/T18604-2001《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》，流量計的工作條件為：1、天然氣氣質(zhì)流量計所測量的天然氣組分應在GB17820和GB/T17747所規(guī)定的范圍內(nèi)，天然氣真實相對密度為0.55-0.80。如出現(xiàn)下列任一情況，應向制造廠商提出相應的專門要求：

CO2含量超過10%；在接近天然氣混合物臨界密度的條件下工作；總含硫量超過460mg/m3，包括硫醇、H2S和元素硫。2020/12/114四、超聲波流量計工作條件根據(jù)GB/T186

2、壓力流量計的工作壓力不低于0.1MPa（表壓）。同時超聲換能器對氣體的最小密度（是壓力的函數(shù)）有一定的要求，最低工作壓力應保證聲脈沖在天然氣中能正常傳播。3、溫度流量計的工作溫度范圍（包括介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度）為-22~55℃。4、流量范圍及流動方向流量計的流量測量范圍由氣體實際流速確定，被測天然氣的流速范圍為0.3~30m/s。流量計具有雙向測量的能力，且雙向測量準確度相同。2020/12/1152、壓力2020/12/115五、超聲波流量計的安裝、投運及維護保養(yǎng)

安裝

1、一般保證流量計表體水平安裝，換能器安裝在水平管道上時，為避開管道頂部的氣隙和底部沉積的泥沙，盡可能安裝在與水平面成45°角的位置。2、換能器不能安裝在管道焊縫或法蘭安裝處。圖3避開空氣與泥沙2020/12/116五、超聲波流量計的安裝、投運及維護保養(yǎng)安裝1、一般保證3、緊鄰流量計的上下游需安裝一定長度的直管段，或在上游直管段規(guī)定位置安裝流動調(diào)整器。上游最短直管段長度為10DN，下游最短直管段長度為5DN；雙向流動時，上、下游上下游直管段均應≥10DN。圖4超聲波流量計安裝示意圖2020/12/1173、緊鄰流量計的上下游需安裝一定長度的直管段，或在上游直管段4、上下游直管段內(nèi)徑與流量計內(nèi)徑之差小于流量計內(nèi)徑的1%，其絕對值應小于5mm。不得在連接部分出現(xiàn)臺階及突入的墊片等擾動氣流的障礙。5、與流量計匹配的直管段，其內(nèi)壁應無銹蝕及其他機械損傷。在組裝之前，應去除流量計及其連接管內(nèi)的防銹油或沙石灰塵等附著物，使用中也應隨時保持介質(zhì)流通通道的干凈、光滑。6、流量計的安裝應盡可能避開振動環(huán)境，尤其是可引起信號處理單元、超聲換能器等部件發(fā)生共振的環(huán)境。7、吹掃計量管路時，應將流量計拆除，以直通短管代替。2020/12/1184、上下游直管段內(nèi)徑與流量計內(nèi)徑之差小于流量計內(nèi)徑的1%，其

投運1、流量計投入使用前，應按相應國家標準或規(guī)程進行檢定或實流校準；2、檢查各儀表、超聲波信號線和電源線連接是否連接完好，傳入控制室內(nèi)壓力、溫度、流量信號是否正確。3、打開進口旁通閥，給管道緩慢充氣，然后再緩慢打開進口閥門，給管道緩慢加壓，緩慢打開超聲波流量計下游出口閥門。4、檢查所有法蘭連接處、引壓接頭、溫度傳感器的插入接頭處是否有氣體泄露。2020/12/119投運1、流量計投入使用前，應按相應國家標準或規(guī)程進行檢定5、檢查流量數(shù)值是否處于超聲波流量計測量范圍，并通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥門控制流量。注意：1、超聲波流量計投運中禁止對其進行突然泄壓或提壓操作。2、流量計在啟用前，按要求進行零流量測試（關閉流量計上下游閥門，使通過流量計的氣體流速為零，待管道內(nèi)氣體溫度穩(wěn)定后，讀取零流速讀數(shù)，要求零流速讀數(shù)應小于12mm/s）。2020/12/1205、檢查流量數(shù)值是否處于超聲波流量計測量范圍，并通過調(diào)節(jié)流1、防止換能器被水浸泡，定期清理探頭上沉積的雜質(zhì)、水垢等，保證超聲探頭清潔；2、定期檢查換能器否松動，發(fā)射面是否緊密地貼在管壁上；3、經(jīng)常檢查電源線和信號線有無破損、老化現(xiàn)象，保護好電纜外面的橡膠護套；4、流量計最高流速不能超30m/s，允許測量的最大流量為最大量程80%，不要過載運行；

維護保養(yǎng)2020/12/1211、防止換能器被水浸泡，定期清理探頭上沉積的雜質(zhì)、水垢等，保5、經(jīng)常觀察儀表顯示收到信號的狀況，若有異常及時尋找原因，解決問題；6、定期檢查信號處理單元、聲道有無故障，零流量測量是否準確；7、定期對流量計進行檢定，檢定周期一般不超過2年。對插入式流量計，如流量計具有自診斷功能，且能夠保留報警記錄，也可每6年檢定一次，并每年在使用現(xiàn)場進行使用中檢驗。2020/12/1225、經(jīng)常觀察儀表顯示收到信號的狀況，若有異常及時尋找原因，解謝謝！謝謝！23超聲波流量計超聲波流量計超聲波流量計超聲波流量計簡介工作條件安裝、投運及維護保養(yǎng)工作原理結構形式及特點22020/12/1超聲波流量計超聲波流量計超聲波流量計超聲波流量計簡介工作條件24超聲波流量計簡介工作條件安裝、投運及維護保養(yǎng)工作原理結構形式及特點2020/12/125超聲波流量計簡介工作條件安裝、投運及維護保養(yǎng)工作原理結構形式一、氣體超聲波流量計簡介氣體超聲波流量計的應用始于20世紀90年代，是繼孔板流量計、渦輪流量計之后第三類適用于高壓、大口徑、高準確度的天然氣流量計。是一種利用超聲束或超聲脈沖在流體中的傳輸特性（速度、相位）進行流量測量的速度式流量計。

2020/12/126一、氣體超聲波流量計簡介氣體超聲波流量計的應用始于2超聲波流量計適用于不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量的測量，廣泛使用于：長輸管線集氣系統(tǒng)海洋天然氣壓氣站氣體處理工廠高壓管線輸配管網(wǎng)

應用場合2020/12/127超聲波流量計適用于不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量二、超聲波流量計結構形式及特點

結構

流量計包括一次儀表和二次儀表。

一次儀表主要由流量計表體、超聲波換能器和信號處理單元組成；二次儀表包括壓力變送器、溫度變送器和流量計算機。圖2超聲波流量計結構示意圖2020/12/128二、超聲波流量計結構形式及特點結構流量計包1、一次儀表表體：包括上下游直管段，是最基本的部件，用于安裝換能器、信號處理單元等部件。換能器：將電能轉換成超聲波能量，發(fā)射到被測流體中，接收器接收超聲波信號并轉換成電壓信號輸出。信號處理單元：處理換能器傳來的電壓信號，計算工況體積流量，將信息傳輸至流量計算機。2020/12/1291、一次儀表表體：包括上下游直管段，是最基本的部件，用于安裝2、二次儀表壓力變送器：測量氣體壓力；溫度變送器：測量氣體溫度；色譜分析儀：測量氣體組分；流量計算機：計算功能、顯示功能、組態(tài)功能、報警功能、輸出功能、通信功能。2020/12/1302、二次儀表壓力變送器：測量氣體壓力；2020/12/17

形式流量計按換能器安裝方式可分為插入式和外夾式兩種。接觸式流量計根據(jù)換能器數(shù)量不同，分為單聲道流量計、雙聲道流量計和多聲道流量計。超聲波流量計聲道的布置方式分為對射式、反射式和平行式。流量計的輸出方式有脈沖輸出、模擬量輸出和數(shù)字通訊輸出等。2020/12/131形式流量計按換能器安裝方式可分為插入式和外夾式兩種。20

優(yōu)缺點1、主要優(yōu)點工作原理簡單；重復性好，測量精度高，線性好；量程比大，一般為1:20，甚至更高；不受氣體壓力、溫度或氣體組分變化的影響；測量管徑大，最大測量管徑可達10m；無可動部件，無壓力損失，堅固耐用。2020/12/132優(yōu)缺點1、主要優(yōu)點2020/12/192、主要缺點價格昂貴，只適用于大、中口徑；對上下游直管段長度有要求；結構較為復雜，故障排除較困難，抗干擾性較差，對安裝的要求十分嚴格。2020/12/1332、主要缺點2020/12/110三、氣體超聲波流量計工作原理

超聲波流量計以測量聲波在流動介質(zhì)中傳播時間與流量的關系為原理，由超聲波轉換器將電能轉換為超聲波能量，在管道內(nèi)向逆流和順流方向傳播，其傳播時間差與被測氣體的軸向平均流速有關，通過測量傳播時間差就可以得出氣體的流速，進而計算出流體的流量。再將壓力、溫度以及氣體組分上傳到流量計算機中進行修正，即能得出標況下的氣體流量。圖1超聲流量測量原理示意圖V2020/12/134三、氣體超聲波流量計工作原理超聲波流量計以測按圖1所示，順流和逆流傳播時間與各量之間的關系為：

式中：tu-超聲波在流體中逆流傳播的時間；

td-超聲波在流體中順流傳播的時間；

c-聲波在靜止流體中的傳播速度；

v-流體軸向流速；

L-聲道長度；

x-聲道距離。

流體流速的表達式：圖1超聲流量測量原理示意圖

流量計算2020/12/135按圖1所示，順流和逆流傳播時間與各量之間的關系為：式中：

將測得的多個聲道的流體利用數(shù)學的函數(shù)關系聯(lián)合起來，得到管道平均流速：SVavg=

WnVnn=1n

式中：Vavg-軸向平均流速；

Vn-每個聲道測得的氣體流速；

Wn-權重因子，取決于探頭的分布情況。流量=流速*截面積2020/12/136將測得的多個聲道的流體利用數(shù)學的函數(shù)關系聯(lián)合起來，得四、超聲波流量計工作條件

根據(jù)GB/T18604-2001《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》，流量計的工作條件為：1、天然氣氣質(zhì)流量計所測量的天然氣組分應在GB17820和GB/T17747所規(guī)定的范圍內(nèi)，天然氣真實相對密度為0.55-0.80。如出現(xiàn)下列任一情況，應向制造廠商提出相應的專門要求：

CO2含量超過10%；在接近天然氣混合物臨界密度的條件下工作；總含硫量超過460mg/m3，包括硫醇、H2S和元素硫。2020/12/137四、超聲波流量計工作條件根據(jù)GB/T186

2、壓力流量計的工作壓力不低于0.1MPa（表壓）。同時超聲換能器對氣體的最小密度（是壓力的函數(shù)）有一定的要求，最低工作壓力應保證聲脈沖在天然氣中能正常傳播。3、溫度流量計的工作溫度范圍（包括介質(zhì)溫度和環(huán)境溫度）為-22~55℃。4、流量范圍及流動方向流量計的流量測量范圍由氣體實際流速確定，被測天然氣的流速范圍為0.3~30m/s。流量計具有雙向測量的能力，且雙向測量準確度相同。2020/12/1382、壓力2020/12/115五、超聲波流量計的安裝、投運及維護保養(yǎng)

安裝

1、一般保證流量計表體水平安裝，換能器安裝在水平管道上時，為避開管道頂部的氣隙和底部沉積的泥沙，盡可能安裝在與水平面成45°角的位置。2、換能器不能安裝在管道焊縫或法蘭安裝處。圖3避開空氣與泥沙2020/12/139五、超聲波流量計的安裝、投運及維護保養(yǎng)安裝1、一般保證3、緊鄰流量計的上下游需安裝一定長度的直管段，或在上游直管段規(guī)定位置安裝流動調(diào)整器。上游最短直管段長度為10DN，下游最短直管段長度為5DN；雙向流動時，上、下游上下游直管段均應≥10DN。圖4超聲波流量計安裝示意圖2020/12/1403、緊鄰流量計的上下游需安裝一定長度的直管段，或在上游直管段4、上下游直管段內(nèi)徑與流量計內(nèi)徑之差小于流量計內(nèi)徑的1%，其絕對值應小于5mm。不得在連接部分出現(xiàn)臺階及突入的墊片等擾動氣流的障礙。5、與流量計匹配的直管段，其內(nèi)壁應無銹蝕及其他機械損傷。在組裝之前，應去除流量計及其連接管內(nèi)的防銹油或沙石灰塵等附著物，使用中也應隨時保持介質(zhì)流通通道的干凈、光滑。6、流量計的安裝應盡可能避開振動環(huán)境，尤其是可引起信號處理單元、超聲換能器等部件發(fā)生共振的環(huán)境。7、吹掃計量管路時，應將流量計拆除，以直通短管代替。2020/12/1414、上下游直管段內(nèi)徑與流量計內(nèi)徑之差小于流量計內(nèi)徑的1%，其

投運1、流量計投入使用前，應按相應國