自动化以及与通信培训教材-现场仪表.ppt

Daniel Ultrasonic Slide * RS485 或脉冲 接收工况流量 RS232/RS485 色谱的分析数据 温度 压力数据 标况流量,总能量,天然气组分 及管理所需的信息 与上位机数字通信,包括所有 诊断和报警信息 天然气计量系统的基本组成 Daniel Ultrasonic Slide * 天然气计量系统的基本组成 1.2天然气计量系统的基本组成 1、工况流量测量仪表（如气体超声波流量计）用于测量在管道中实际输送状态下的天然气流量 2、温度、压力测量仪表（如温度、压力变送器）用于测量管道实际输送气体的状态 3、天然气组成分析仪表（如气相色谱分析仪）分析管道中输送的天然气成份，用于计算天然气的可压缩程度或天然气的可发热程度 4、计量二次仪表（如流量计算机） 综合上述测量结果，计算出满足贸易交接要求的量值。 1.4 超声波的概念 超声波是高频率的声波 人类可以通过听觉感知到的声波频率范围从0.02到 20kHz 超声波的频率在 20kHz以上 超声波流量计的工作频率是100-200 KHz 为什么使用超声波? 能够聚焦成一束光 在管道经常产生的干扰频率(0.06kHz)之上 1.3 气体超声流量计的特点： 高压、大流量、高精度、双向流、抗干扰性强、无可动部件、无压损、量程比宽。 2.气体超声流量计工作原理 2.1 基本原理  用于天然气流量测量的超声流量计使用的是传播时间法。 下图为直射式超声流量计的工作原理示意图。 顺流传输时间 .004 L Flow X D 逆流传输时间 .007 .003 脉冲发生器 接收单元 检测单元 时钟 本安型传感器信号检测回路 100 MHz 晶振 120 kHz 超声波信号 ( 大大给予调节阀的干扰频率60 kHz) 时间直通式测量原理 任意一对传感器 tu = L c – v.cos￠ td = L c + v.cos￠ L Flow X D 超声波流量计流量方程 t=L/C (无气流时） （逆流） （顺流） 流量与流体的流速和截面积有关 流量=流速*截面积 Daniel Ultrasonic Slide * 将流速简化为三个区域 Profile and Area Representation Q＝A· (K· V) （工况流量） Q＝A·V （工况流量） 3.结构3.1 一次仪表：表体、探头（换能器）、信号处理单元（SPU）。 3. 结构 3.1 一次仪表 3.1.1 表体 表体是经特殊加工,用于安装换能器、信号处理单元以及压力变送器的装置。 3.1.2 换能器 换能器是把声能转换成电信号和反过来把电信号转换成声能的元件。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）的超声换能器作为检测元件。这种换能器成对地安装在管壁上。 衬垫 材料 导电 体 压电晶体 Disk 耦合 层 壳体 24V 输入 电压输出 120 KHz 输入 120 KHz 输出 超声波流量计探头 丹尼尔换能器特点： 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 3.1.3信号处理单元 (SPU) 信号处理单元（SPU）是实现控制超声换能器工作、AGC自动增益的调节、处理超声换能器接受的信号、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。 3.2二次仪表：压力变送器、温度变送器和流量计算机。 ●主要功能有根据流量、压力、温度和天然气组成分析数据进行体积转换、标准及不同流量单位的换算，流量累积及数据输出等。其流量修正方法是以实验数据为基础，压力、温度等多种影响因素综合修正的矩阵插值方法。 FC2000型流量计算机 4. 分类 根据换能器多少，目前气体超声流量计有一至六声道流量计； 根据声道的布置方式，可将气体超声流量计分为三类：对角声道式、平行声道式和反射声道式; 根据超声波在管壁上的反射情况，又可分为直射、单反射和双反射三种。  ● A 声道：两个超声传感器间的超声信号的实际路径。通常一个声道有两个探头（一对）。目前有单声道、双声道、三声道、四声道、五声道、六声道。 ● B 声道布置： 三种布置方式： ①对射式：声道经过垂直于轴件的截面中心，采取多个对角布置的声道，其流量按各个声道速度流量值的平均值