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1、超声波流量计检修规程,二O一一年十二月十四日,目录,概述3 技术标准7 安装要求9 使用与维护10 名词解释24,1.1.1 适用范围气体超声流量计一般适用在长输高压管线、集气系统，海洋天然气，输气站、压气站、气体处理工厂、输配管网等场所。,1.1 概述,1.1.2 工作原理及特点 超声波流量计是基于传播时间法，在流动气体中的相同行程内，用顺流和逆流传播的两个超声信号的传播时间差来确定沿声道的气体平均流速所进行的气体流量测量方法,气体的平均流速，m/s；,声道与中心轴的斜角；,声道长度，m；,顺流传播的时间，s；,逆流传播的时间，s；,声道距离，m；,公式1：平均流速,气体的平均流速，m/s；
2、,顺流传播的时间，s；,气体的平均流速，m/s；,逆流传播的时间，s；,顺流传播的时间，s；,气体的平均流速，m/s；,基本公式,公式2：工况流量,公式3：标况流量,Qf工况体积流量，m3/h；,D管道内径，m；,Qn标况体积流量，Nm3/h；,Pf工况压力(绝压)，MPa；,Tf标况温度，K；,Pn标况压力，MPa；,Tn工况温度，K；,Zn标况压缩因子；,Zf工况压缩因子；,超声波流量计特点：具有测量范围宽，准确度高、测量管径大、重复性好、能双向计量、适用于脉动流计量、无压力损失、安装使用费用低、声速、温度、气体运行状况的测量是相对独立的 等优点。 1.2 技术标准 1.2.1 测量精度
3、基本误差：0.2 1.0,1.2.2 测量范围：0.930 m/s 最小流速可扩展至0.3m/s 1.2.3管径范围：100mm 900mm (4”-36”) 1.2.4通讯方式：Mark III流量计提供了两个标 准的和一个可选择的RS232/RS485串行通讯 端口和一个可选择的以太网端口 1.2.5 工作压力：0.6 42MPa 1.2.6环境温度：-20 100C 1.2.7电源电压：10.4 36V DC,1.3安装要求 1.3.1安装方式 流量计应该水平安装，安装时要保证流体流动方向与流量计标志的流体正方向一致。 1.3.2 安装中应保证流量计测量管轴线与管道轴线一致。流量计与管道
4、连接的部分没有渗漏，连接处的密封垫不能凸出到管道内。 1.3.3 在流量计上下游直管段范围内，管道内部应清洁，无明显凹痕，锈蚀，结垢和起皮现象。该直管段除取压孔，温度插孔外应物其他障碍和连接支路。,1.3.4流量计的安装应尽量避开有强烈机械振动影响的位置。特别是要避开流量计信号处理单元、超声换能器、流量测量管等部件发生共振的环境。 1.3.5流量计安装时应尽量避开噪声源，有必要的话应该采取措施消除环境声学噪声的干扰。 1.4 使用与维护 1.4.1 投用前检查，主要包括接线、开机、预热及参数设置是否正确。,1.4.2 现场诊断软件CUICUI软件是为DANIEL超声波流量计设计的高级实时监控和
5、诊断工具.Customer Ultrasonic Interface (CUI) 超声波流量计客户界面软件是基于Windows 的超声波流量计诊断和监控软件包。现在用户使用的版本一般为CUI3.1和CUI4.2两种版本，这两种版本的连接方式和功能基本一致。,1.4.3记录维护记录和报告主要用于导出超声波流量计当前各个参数的计算值及曲线，如各个声道的气体速度、声速，以及各个用于诊断超声波工作状态的参数，如增益、信噪比、剖面系数等。进入CUI主界面后，从菜单上选择Logs/Report（记录/报告）Maintenance logs and Report（维护记录和报告），这样将出现以下屏幕：,注：
6、首先设置选项，收集数据时间间隔、更改CUI建议的文件名以便日后查看方便。其次，点击Start(开始)按钮下载日志，大概持续事件2分钟。会以Excel格式的文件保存下来。 1.4.4 使用AGA8声速计算器计算理论声速通过与独立计算的SOS比较，可以为评估测量系统（流量计，压变，温变，色谱仪）的总体性能提供一个基础。主要是可以比较声速的误差。进入CUI主界面后，从菜单上选择Tools（工具）Gas SOS Calculator（气体SOS计算器），这样将出现以下屏幕：,注：首先，将气体组份输入到气体组份输入表中。以百分比形式输入数值，点击Normalize(归一化) 将调整百分比。这样总得气体成
7、分就等于100%。其次，输入气体的压力和温度值。压力输入值可以是绝对值也可以是计量值，选择所需的压力类型。如果选择压力类型为计量值，则输入大气压力。最后，气体组份，压力，温度输入好后，点击Calculate(计算)，以计算出压缩因子（Zf）、密度和声速（SOS）。读取流量计平均声速和计算声速比较，算出误差。,1.4.5浏览信号波形和收集信号波形文件当流量计的信噪比恶化时，其表现为噪声影响了流量计区别传感器信号与来自其他超声波噪声的能力，其他超声波噪声可能来自控制阀或者其他噪声诱导成分，通过使用波形观测仪可以察看噪声对信号的影响。当察看或者收集波形时，建议使用以太网通讯连接流量计，以太网连接可以
8、在一秒内完成若干次更新。 进入CUI主界面后，从菜单上选择Tools（工具）Waveform Viewer（波形观测仪），这样将出现以下屏幕：,注：如果要查看每个传感器的信号波形，请在屏幕底部叫做流量计部分的下拉列表选择All Chords （所有弦），点击Read(读取)。这样将允许用户通过选择将在屏幕顶部的显示部分显示的所需弦来逐一的查看每个弦。除了可以查看信号波形外，还可以通过从Domainc方框处选择Frequency（频率）来查看流量计所有信号的频率。读取波形图后，点击屏幕下部中央部分的文件部分上的Save（保存）按钮，就可以保存波形文件，以便日后查看。,1.4.6 超声波流量计监测
9、界面该界面为超声波最常用的界面，主要用于观察超声波当前的运行状态，通过该界面可以观察到超声波各个声道的流速、声速、增益、信噪比，并可以选取不同参数的图形进行查看。进入CUI主界面后，从菜单上选择Meter（流量计）Monitor（监视器），这样将出现以下屏幕：其中，如Power Loss报警为超声波工作时有人为或某种原因停过电。,1.4.7 超声波流量计组态界面通过该界面可以读取超声波流量计的参数设置，并对其进行修改，在修改完后再将新的组态下载到超声波流量计中。在一台超声波流量计刚投运时应通过该界面保存一份超声波流量计的组态文件，以便日后如出现异常情况对其恢复出厂设置。进入CUI主界面后，从菜
10、单上选择Tools（工具） Edit/Compare Configuration （编辑/比较组态），这样将出现以下屏幕：,附：名 词 解 释,SOS声速（Speed of Sound） 当某个声道的声速与平均声速的差值超过0.35%时，该声道的条块显示为黄色；当某个声道的声速与平均声速的差值超过超声波流量计组态参数CRange（百分数）时，该声道的条块显示为红色。,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。,1、解释SOS的含义？,平均增益（Average 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，
11、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。,2、解释Average Gain的含义？,流量计会自动调整增益值，以增加信号的强度。影响的增益的主要因素有压力、气体流速、脏污介质等。一般情况下，增益随气体流速的增加而增加，随脏污介质的情况而增加，但污物很少可能导致传感器失灵，因为仪表有足够的增益避免脏污对探头的影响，一般当某一探头的增益明显高于其他探头时则需要考虑是否清洗探头。也可以通过保存增益值，做出趋势图来观察各个探头的工作状态，发现一些潜在的问题。,信号质量（Signal Quality, Performanc
12、e） 信号质量是指每次批次结束后，声道有效计时次数在总次数中所占的比例，如为100%则表示每一个接收到的信号都用来进行流量计量。信号质量是仪表性能的重要表现，在高流速状态下、受到超声噪音干扰或流动条件变化时，信号质量可能低于100%，但只要超过25%就是可以接受的。,3、解释Average Performance的含义？,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，但其最小值不能低于25%，否则可能会
13、影响计量。,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：,其只包括某批次采用的采样信号，不包括因为信号质量不符合要求而去除的采样，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，如上声道的信噪比大于下游声道的信噪比则噪音来自流量计的下游。,4、解释SNR的含义？,通常情况下流量计正常工作时具有较高的信噪比，典型的Daniel超声波流量计的工作时大于1000，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。 当信噪比小于500时，需要对仪表进行检查，信噪比小于250时会导致性能值即信号质量小于100% ，当信噪比小于100时会影响仪表的精度。也可以通过设置超声波流量计组态参数SNRation做为信噪比的下限值，当信噪比小于此值时则产生报警。,
