超声波流量计解说.ppt

气体超声波流量计 培训材料 2016年5月20日 超声波流量计简介 工作条件 安装、投运及维护保养 工作原理 结构形式及特点 一、气体超声波流量计简介 气体超声波流量计的应用始于20世纪90年代，是继孔板流量计、涡轮流量计之后第三类适用于高压、大口径、高准确度的天然气流量计。是一种利用超声束或超声脉冲在流体中的传输特性（速度、相位）进行流量测量的速度式流量计。 超声波流量计适用于不易接触和观察的流体以及大管径流量的测量，广泛使用于： 长输管线 集气系统 海洋天然气 压气站 气体处理工厂 高压管线 输配管网 应用场合 二、超声波流量计结构形式及特点 结构 流量计包括一次仪表和二次仪表。 一次仪表主要由流量计表体、超声波换能器和信号处理单元组成；二次仪表包括压力变送器、温度变送器和流量计算机。 图 2 超声波流量计结构示意图 1、一次仪表 表体：包括上下游直管段，是最基本的部件，用于安装 换能器、信号处理单元等部件。 换能器：将电能转换成超声波能量，发射到被测流体中，接收器接收超声波信号并转换成电压信号输出。 信号处理单元：处理换能器传来的电压信号，计算工况体积流量，将信息传输至流量计算机。 2、二次仪表 压力变送器：测量气体压力； 温度变送器：测量气体温度； 色谱分析仪：测量气体组分； 流量计算机：计算功能、显示功能、组态功能、报警功能、输出功能、通信功能。 形式 流量计按换能器安装方式可分为插入式和外夹式两种。 接触式流量计根据换能器数量不同，分为单声道流量计、双声道流量计和多声道流量计。 超声波流量计声道的布置方式分为对射式、反射式和平行式。 流量计的输出方式有脉冲输出、模拟量输出和数字通讯输出等。 优缺点 1、主要优点 工作原理简单； 重复性好，测量精度高，线性好； 量程比大，一般为1:20，甚至更高； 不受气体压力、温度或气体组分变化的影响； 测量管径大，最大测量管径可达10m； 无可动部件，无压力损失，坚固耐用。 2、主要缺点 价格昂贵，只适用于大、中口径； 对上下游直管段长度有要求； 结构较为复杂，故障排除较困难，抗干扰性较差，对安装的要求十分严格。 三、气体超声波流量计工作原理 超声波流量计以测量声波在流动介质中传播时间与流量的关系为原理，由超声波转换器将电能转换为超声波能量，在管道内向逆流和顺流方向传播，其传播时间差与被测气体的轴向平均流速有关，通过测量传播时间差就可以得出气体的流速，进而计算出流体的流量。再将压力、温度以及气体组分上传到流量计算机中进行修正，即能得出标况下的气体流量。 图1 超声流量测量原理示意图 V 按图1所示，顺流和逆流传播时间与各量之间的关系为： 式中：tu-超声波在流体中逆流传播的时间； td-超声波在流体中顺流传播的时间； c-声波在静止流体中的传播速度； v-流体轴向流速； L-声道长度； x-声道距离。 流体流速的表达式： 图1 超声流量测量原理示意图 流量计算 将测得的多个声道的流体利用数学的函数关系联合起来，得到管道平均流速： S V avg = W n V n n=1 n 式中：Vavg-轴向平均流速； Vn-每个声道测得的气体流速； Wn-权重因子，取决于探头的分布情况。 流量=流速*截面积 四、超声波流量计工作条件 根据GB/T 18604-2001《用气体超声流量计测量天然气流量》，流量计的工作条件为： 1、天然气气质 流量计所测量的天然气组分应在GB17820和GB/T17747所规定的范围内，天然气真实相对密度为0.55-0.80。 如出现下列任一情况，应向制造厂商提出相应的专门要求： CO2含量超过10%； 在接近天然气混合物临界密度的条件下工作； 总含硫量超过460mg/m3，包括硫醇、H2S和元素硫。 2、压力 流量计的工作压力不低于0.1MPa（表压）。同时超声换能器对气体的最小密度（是压力的函数）有一定的要求，最低工作压力应保证声脉冲在天然气中能正常传播。 3、温度 流量计的工作温度范围（包括介质温度和环境温度）为 -22~55℃。 4、流量范围及流动方向 流量计的流量测量范围由气体实际流速确定，被测天然气的流速范围为0.3~30m/s。 流量计具有双向测量的能力，且双向测量准确度相同。 五、超声波流量计的安