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8通道超声波流量计

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超声波流量计测量误差分析与校验457 超声波流量计测量误差分析与校验 何明武张民理 独山子石化公司计量检测中心,833600 摘要:本文主要论述超声波流量计在实际应用中产生误差的原因及在使用中应注意的事项。同时,对超声 波流量计在线比对及离线检定等问题作初步探讨。 关键词:超声波流量计、安装、运行、准确度、校验比对。 一、超声波流量计的应用现状 超声波流量计是通过检测液体流动对超声波束的影响来测量体积流量的仪表。1928年,世界上第一 台超声波流量计在德国诞生,经过不断研究改进,逐步进入实用阶段。进入70年代以来,随着集成电路、 微型计算机的发展,性能稳定、准确度高、多功能、智能化、系列化超声波流量计相继问世,尤其在大管 径流量测量方面更显出其独特的优势。 90%,承担着水源供水及大用户的用水计量,一水源同农七师水费结算。在使用中发现超声波流量计并非像 生产厂家声称的准确度在l~1.5%,用户在这方面也多次反映计量与实际出入较大的现象。 超声波流量计因其工作原理,误差因素较多,例如:换能器的安装方式,测量管道的状况(尺寸、材 质、内壁粗糙度、结垢等),流体方面(液体的清洁度、声速、流速大小等)及仪表本身智能化程度,有无 各种补偿措施等因素的影响,使超声波流量计的准确度大打折扣。我单位用作现场比对的FLB便携式超声 波流量计送开封仪表厂流量站(国家大流量检定中心)每三年检定一次。由于检定费用昂贵,只在DN200、 DN500管道上检定,误差基本上都在±5%左右,检定后给修正系数。开封的检定条件要比现场使用条件好 得多,准确度尚且如此,用在现场的超声波流量计准确度更加不容乐观。 因此,有必要对影响超声波流量计准确度的各种因素加以分析,以引起维护抄表人员的足够重视,在 仪表维护管理中过细地做工作,认真克服、防止、减少各种误差因素,提高维护管理水平,本文正是出于 这一目的。 二、超声波流量计的工作原理 因其后的误差分析要用到超声波流量计的流量公式。因此,有必要就超声波流量计的工作原理作一简 要介绍。 超声波流量计有多种测量原理,国内外普遍用的是传播速度差法(时间差法、频率差法和相位差法) 和多普勒法。现以时间差法超声波流量计为例,说明工作原理:如图一1所示: 4582005年中国科协学术年会论文集 在测量管道两边安装两个超声波探头,与测量管的中心线呈450,两个探头均有发射和接受声波的功 能。 从A点到B点声波的传播速度(顺流):V顺=C+Vmcos爹, 从B点到A点超声波的传播速度(逆流):y逆=c—Vmcos爹, 从A点到B点声波的传播时间(顺流):t顺=L/(C+Vmcos爹), 从B点到A点声波的传播时间(逆流):t逆=L/(C—Vmcos爹), 顺流和逆流的时间差:At=t逆一t顺=L/(C-Vmcos手)一L/(C+Vmcos爹)=2L 由于声波在流体中传播的时间要远远地大于流体的流速, t=2L 且上式为:AVmcos爹/C2(1) 从(1)式得超声波流量计的流速方程式: Vm=C2.AVmcos爹(2) t/2L c一超声波在流体中的流速m/s。 Vm~流体的线平均流速m/s。 Vmcos爹一Vm在声波传播方向上的分量。 t逆、t顺一声波在顺流、逆流中的渡越时间S(秒)。 △t一为顺流和逆流传播时间差。 爹~声波传播方向与流体流向之间的夹角。 只要测得声波在顺流和逆流的时间差At,就可以测量流体线平均速,然后采用专用的积分模式算出 管道横截面上的面平均流速乃至体积流量。 三、影响准确度的因素分析 (一)前后直管段的影响 者认为不合适。具体要求根据管道的设置情况和前管段阀门设置及管道布局而提出相应的直管段要求。下 图一2是单声道Z法要达到仪表规定的基本误差和重复性是对前直管段的要求表(日本电器工业协会提供)。 超声波流量计测量误差分析与校验
(8通道超声波流量计)

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GE 传感与检测科技 产品规格 通道 标准:单声道 性能指标 ·可选:双声道(测两条管线或单管线两路平均) 显示 流体类型 2个独立的软件设置的64×128像素LCD图像显示器 火炬气与排放气体 键盘 管线尺寸 39键触觉反馈膜键盘 50mm~3m,或更大 供电 管线材质 ·标准:100~130AC,5060Hz或200~265∨AC 所有金属。其它材质请咨询GE工业集团传感与测量 50/60Hz 部门 ·可选:12~28VDC,±5% 流速精度 功耗 单声道测量 ≤20W 读数的+2%~+5%,范围+0.3~85m/s 操作温度 双声道 -20~55℃ 读数的±1.4%~35%,范围±0.3~85m/s 储存温度 分子量精度(碳氢混合气体) 55~75C MW2~120gr/grmole/⊥1.8%,可针对其他气体组 标准输入 分进行伏化 两路隔离的0/4~20mA输出121(),带一体式24 质量流量精度(碳氢混合气体) VDC电源 单声道:3%~7% 标准输出 双声道:2.4%~5% 六路4~20mA输出,两路输出可通过软件分配,最 取决于温度和压力输入的精度 大负载550 注:精度取决于管径和选用单声道或双声道测量。 可选输入/输出功能 经标定精度可以达到读数的+0.5% 共有4个插槽可供下列输入/输出板组合 重复性 ·最多可选3块模拟输出板,每块4路隔离输出,0/4 在15cm/s~30m/s时为±1% ~20mA,最大负载1k 范围(双向) -84m/s~84m/s 量程(全程 2750:1 注:以上是在假定流场充分发展(上游20倍管径 的直管段,下游10倍晉径的直管段)及流速大于 1m/s情况下的数据 673 测量参数 质量流量、标准流量、实际流量、累计流量和流速 电子部件 流量测量 受专利保护的互相关时差法 外壳 ·标准:铝,环氧树脂涂层 NEMA4XIP66ClassI,DiV2,GroupsA,B,C,DFM:CSA 可选:不锈钢,玻璃钢或防爆外壳 外形尺寸 GF868现场的典型安装示意。详图显示传 标准:5kg,362×290×130mm 感器安装在通往火炬罐的火炬气主管上 GE梦想启动未来 GE 传感与检测科技 最多可选3块模拟输入板, 半径偏差90°火炬气传感器安装示意图 模拟输入板,2路隔离的4~20mA输入和24∨ 线制电源 RTD输入板,2路隔离的3线RTD输入;范围 100~350C;Pt100 最多可选3块累加器/频率输出板,每块4路输出, 最高10kHz。所有输出板允许软件选择下列两种 模式的功能 累加器模式:每个脉冲代表参量的一个单位 (例1puse/ft3 频率模式:脉冲频率对应于参数的量级(例 如10H2=1ft5 报警继电器:在下列任一种中最多选2块板 通用:继电器板有3个C阵列继电器组:120 AC,最高28VDC,最大5A,最大DC30W AC6OVA 压力范围 气密封:继电器板有3个气密封C阵列继电器 1~105bar 组;120VAC,最高28DC,最大2A,最大 探头材质 DC56WAC60VA 标准:钛材 数字通讯接口 ·可选:Monel合金或哈氏合金 标准:RS232 工艺连接 可选:RS485 法兰连接和压紧接头 ●可选:HART协议 安装 可选:ModBus 法兰连接的测量管,冷钻孔,热钻孔 ·可选:以太网TCP/P 适合使用区域 现场参数设定 标准:非防爆区 菜单操作界面,使用键盘和功能键设定 ·可选全天候NEMA4×/P65 数据记录 ·可选:防爆Ccss,DiV.1,GroupsC,D 内存可记录(线性和/或循环)超过43000个流量数据 ·可选:防爆‖2GEExdIct6 显示功能 注:传感器(湿式与夹装式),测量管与夹具可 以数字或图形方式显示流量 按特殊要求供应。请咨询GE工业集团传感与测量 显示记录的数据及诊断值 部门 欧洲标准 传感器电缆 符合EMCDirective89/336/EEC,73/23/EECLVD(安 ·标准:一对RG62AU同轴电缆,或按传感器类型选取 装目录川,污染度2),对于DN<25,符合PED9723EC 可选:长度最长330m 压力、温度传感器 湿式超声波流量传感器 可按要求提供 传感器类型 己置 可选配 示准:T 可选:其他可用类型应要求提供 Pana-View软件 温度范围 使用该软件,GF868可通过串口与PC机和Windows 标准:-70℃~150℃ 通讯,通过PC机设置参数,记录与其它操作,详见手册 可选 高温:-70℃~280℃ 低温:-220C~120℃C GE梦想启动未来
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盲区。也叫死区,就是超声波物位计测量不到的段距离。超声波物位计在发射超声波脉冲时,不能同时检测反射回波。由于发射的超声波脉冲具有定的时间宽度,同时发射完超声波后传感器还有余振,期间不能检测反射回波,因此从表面向下开始的小段距离无常检测,这段距离称为盲区。相同量程的产品,盲区越小,就说明这个换能器的设计越好。
工艺停车时,浓灰浆流量表的点不稳定,检查发现该表所测量的管道内有污垢沉积,附着在测量管内壁,从而导致该流量计的点变动,去除电极上和电极附近的赃物,污垢后,发现点还是有些变动,用t200重新校后,该表显示正常。当然,出现点不稳定的原因除了以上所分析的还可能是以下原因点不稳定
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(4)要保证测量点处的温度和压力在传感器可工作范围以内。
(5)2个传感器必须安装在管道轴面的水平方向上,并且在轴线水平位置±45°范围内,以防止上部有不
满管、气泡或下部有沉淀等现象影响传感器正常测量。
随着电子技术的迅速发展、超声波技术的普及成本的下降和可靠性的提高,不论是技术方面还是经济方面,超声波测量仪器都是流量测量的理想选择。
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Mindsphere平台——物联网解决方案西门子结合中国快速发展的物联网领域,积好布局云平台建设,近期与阿里合作,进一步加强其开放式物联网操作系统Mindsphere,打破传统工控系统的故障孤岛现象,从现场级向自动化级、再到操作级、好后到管理级开放,甚至与云端数据互通。这种PLC程序在没有HMI源程序的情况下,只能通过猜测和在线监测得到PLC内部变量的变化逻辑,费时费力,大大增加了复制的难度。
引领选择程序操作区时,将自动显示零件程序和子程序目录。使用光标键将光标定位在选定程序上。用“选择”键选择要处理的程序,所选程序名将显示在屏幕区域的“程序名”下。自动操作模式的功能可以在自动模式下自动执行零件程序,这是零件加工的正常方式。首先,没有版本正确的问题,因为VB软件是免费的,对于windows系统的升级,只需要添加一些文件。
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1.可充电锂电池可连续工作50个小时。
2.非接触式测量,安装时无需断管或停流。
3.测量准确度0.5-2%FS。
4.自适应信号增益调。
5.可抗变频器干扰。
6.操作简单,只需输入内径即可实现流量测量。
7.瞬时流量和累积流量脉冲输出及流量报警输出。
8.2行8位LCD,可显示瞬时流量,累计流量,流速等信息。
多普勒超声波流量计应用:
主要应用于城市污水处理厂,排水泵站环保检测及矿山,油田,冶金,化工,炼油,造纸,食品等行业的城市排水,工业废水,生活污水,泥浆,纸浆,油水混合液等流量计量。适用于钢铁,硬质塑料管等硬质管材,可以对多种管径和壁厚的管内含有悬浮固体颗粒或气泡的液体进行测量。
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FluxusF601超声波流量计操作规程
1适用范围:
本规程适用于FluxusF601超声波流量计。
2测量前准备
2.1传感器安装点的选择:测量点要尽量选择距上游10倍直径,下游5倍直径以内均匀直管段,没有任何阀门、弯头、变径等干扰流场装置,流体必须为满管。
2.2使用钢卷尺量出被测管路的周长。计算出被测管路的外管直径。
2.3使用测厚仪量出被测管路的壁厚。
3开机与测量步骤
3.1安装探头在主机上的A、B通道接口,检查探头上是否干净,是否有杂物。
3.2长按ON键开机,进入操作界面。
3.3按4、6键(左右键)左右移动,选择Parameter(参数设定),按ENTER(回车)确定。
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