超声波流量计缩颈安装

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超声波流量计——江苏奥科仪表有限公司
一、超声波流量计概述：
新一代的超声波流量计产品继续沿用了原先铲平的操作界面，只是个别的菜单功能做了增减，同时又开发了4键盘、串口键盘和软件键盘（通过RS485连接），几种键盘可替换使用。
新一代产品增加了以下特点和功能：
硬件模块化设计，生产及维修操作简易；
内置4M字节数据记录器，可记录20万行定时输出或即时打印数据；
电气隔离RS485接口，含MODBUS、M-BUS、FUJI等10多种通讯协议；
电气隔离0-20mA或4-20mA电流环输出，可选环路供电方式（两线制）；
可选HART协议；
符合CJ128国家热表标准的热量测量功能；
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(超声波流量计缩颈安装)

13.可以配接的打印机：接口插座，DB25插孔
设定为“打印记录”时：EPSON兼容（建议配用TP-μp40T）
设定为“定时打印”时：仅TP-μp40T（需用该打印机内的汉字库）
14.(4～20)mA电流输出：
外部负载电阻：(0～500)Ω
误差：0.5％(相对仪表示值)
负端与仪表地端共接(根据应用要求可改成悬浮地输出)
输出内容：流量、液位可选
15.RS-232：接口插座，DB9插针
编码方式：1起始位，8数据位，1停止位，有奇偶校验位或无校验位
波特率：300,600,1200,2400,4800,9600,14400,19200,28800,43200,57600可选
通讯协议：怡文、金源、西交、九波等（见第十章**0节“远程通讯”）
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压缩空气流量计可以测量各种饱和蒸汽、高温蒸汽、高压蒸汽，是针对蒸汽测量工作而研发的新一代产品。工业管道中蒸汽流体的流量测量，具有压力损失小、量程范围大、测量精度高，在测量时不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。解决了传感器不能高温测量，以及日常维护不方便等问题。采用压电应力式传感器,性能稳定，可靠性高，可在-20℃～+300℃的工作温度范围内工作。可以同时输出模拟标准信号、脉冲信号、通讯接口，方便与计算机数字系统配套使用。
涡街流量计分类：
1、卡门旋涡式涡街流量计：所谓卡门旋涡，是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时，在这一物体的下游就会产生的两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡。
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◆独特的信号数字化处理技术，使仪表测量信号更稳定、抗干扰能力强、计量更准确。
◆无机械传动部件不容易损坏，免维护，寿命长。
◆电路更优化、集成度高、功耗低、可靠性高。
◆智能化标准信号输出，人机界面友好、多种二次信号输出，供您任意选择。
◆管段式小管径测量经济又方便，测量精度高。
手持式超声波流量计F601/G601的技术参数如下：
测量原理:时差相关原理流速:0.01~25m/s分辨率：0.025cm/s重复性：0.15%读数：视应用而定流场充分发展且径向对称体积流量:±1%读数，视应用而定±0.5%读数，经过标定流速:±0.5%读数，视应用而定可测介质:所有导声流体,且气泡或固体颗粒的体积含量<10%主机外壳重量:~1.9kg防护等级:IP65(根据EN60529)材质:铝合金粉末涂层尺寸:(226x213x59)mm(HxD)通道:2危险区:Zone2电源:充电电池(6V/4Ah);外接电源(100~240)VAC电池工作时间:>14h显示:2x16字符,点阵,带背光工作温度:-10~60℃功耗:<6W信号平均:(0~100)s,可调测量速率:(100~1000)Hz(1通道)响应时间:1s(1通道),70ms可选.测量功能测量量:体积/质量流量,流速,能量流量(需温度输入)累积量:体积,质量,能量(可选)计算功能:平均值,差值,总和工作语言:捷克语,丹麦语,德语,英语,法语,荷兰语,挪威语,波兰语,西班牙语数据记录可记录的参数:所有测量量及累积量容量:>100000条测量量通讯接口:RS232,RS485(可选)可通讯的参数:实测值,记录值,参数记录软件:FluxData(可选）
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式中，V为声道流速，K为流速修正系数，VA为流体的实际流速。当流体处于层流状态时，K的经验公式为：
其中，在使用修正系数K的经验公式时必须保证超声波流量计的安装比较理想，测量管段的前后都有足够长直管段。否则，管道内的流动状态过于复杂，上述经验公式难以使用。通常情况下超声波流量计的上游需要有大于等于10D的长直管段，下游必需要有至少5D的长直管段。
2)温度和压力的影响由流速计算公式2.10可知，流体流速与超声波传播速度有着密切的联系，而超声波在气体中传播时速度会受到温度的影响。超声波传播速度与温度之间的关系为：
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摘要：超声波流量计作为近些年应用于天然气管道流量测量或计量用仪表，其有效地避免了常规接触式流量测量仪表一些缺陷，避免管道内工艺介质的泄露、腐蚀、有毒有害等因素影响，对于专业技术人员应充分掌握超声波流量计的工作特点、工作原理及产生计量精度偏差原因，才能更好地了解它，使用它，使其更好地服务于天然气管输计量。
一、超声波流量计简介 外夹式或者管段式超声波流量仪表是以“速度差法”为原理，测量圆管内流量的仪表。它采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术，使流量仪表更能适应工业现场的环境，计量更方便、经济、准确。产品达到国内外先进水平，可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。 1.超声波流量计原理 1.1根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。 1.2超声流量计和超声波流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无阻碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径流量测量方面有较突出的优点，它是发展迅速的一类流量计之一。 超声波流量计采用时差式测量原理：一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后，被另一个探头接收到，同时，第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差δt，根据推算可以得出流速V和时间差δt之间的换算关系V=(C2/2L)×δt，进而可以得到流量Q值。 二、超声波流量计存在的测量缺点 超声波流量计目前存在的缺点首先是可测流体的温度范围受超声波换能器及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制，以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。工业流量计量介质流速一般为每秒几米，超声波在气相介质中的传播速度一般情况小于1600M/S，因此工艺介质流速与超声波在工艺介质传播速度之比大于10-3，在理论推导计算时忽略此部分存在计量误差增大。 一般计量精度要求达到1%[2]，因此需要在处理计算时增加误差补偿实现削减误差，这也正是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前提下才能得到实际应用的原因。其次在气相介质测量时由于噪声也会引起超声波流量计的准确精度，测量气相介质时，超声波流量计上下游的阻尼原件（如阀门、弯头、变径等）会产生除了能达到人耳频率范围内声音外还能产生人耳无法听到高频超声波，当这种声波的频率与气体超声波流量计的工作频率相近时气体超声波流量计信噪比降低，从而影响流量计的测量准确度。此外被测介质的颗粒大小以及杂质含量也对测量精度产生影响，特别是在天然气净 化厂出厂后没有达到净化指标，造成管输过程介质微粒体积不均衡，影响超声波传播和反射时间，导致延迟或提前，致使流量计工作不正常，影响超声波流量计计量精度。 三、超声流量计在天然气计量中的应用 在不断改进下，超声流量计的应用范围越来越广，在水利检测、工业生产等领域都有应用。其测量精度虽然很高，但是管道安装复杂多样，使其稳定性和可靠性有所降低。除此外，在应用中还会出现一些使用故障，需及时进行处理。 1.影响因素 ①管道中的部件和阀门较多，容易产生噪音，噪音的频率一旦接近超声流量计正常工作的频率，势必会影响频率的接收，讯号传递的时间差的精确度也将有所降低，不利于天然气的测量。相关资料显示，在某些环境下，噪声对流量计的测量精确度及重复性危害很大，高达2%。为削弱噪音产生的不利影响，在设计时，应尽量达到无障碍、无弯头的标准；流体要想保持均匀稳定，调节阀应尽量安装在下游；在选择计量计时，从优质厂家购置，保证具备较强的过滤能力，提高脉冲的接收能力。 ②在天然气计量中，若上下游有阻力存在，会对天然气的流动状态造成一定程度的影响，从而使测量的误差增大，误差的大小和速度分布畸变的程度等因素有关。为保证天然气处于一种正常的流动状态，常见的做法是在上下游安装一段直管道，且直管段越长，测量效果越是显著。据国家相关规定，直管段应有非常低限制，如果没有安装整流器，上游非常短应设置为10D，下游则为5D。此为一般情况，若条件较为复杂，上游设置10D是不够的，应设置为20D。若安装整流器，相应的配管长度需结合实际试验确定。 ③另外，若天然气中带有油渍或脏水等污染物质，在超声流量计中流动时，流量计的管内壁会粘附脏物，从而影响到测量，首先，管道内的实际空间缩小，测出来的流量会显示偏大；其次，管内壁的粗糙度会有所增加，以致于声音讯号在反射中散射，甚至衰减，不利于流量计的测量精确度。脏物还有可能出现在超声波探头上，减少超声波的传输时间，以致于读数和实际有误差。为避免这些现象，应定期对天然气的质量进行监测，若有脏物应及时清理，当前多使用相关监测软件，来监测计算管内壁脏的程度。 ④在长期的使用中，流量计中的电子元件难免出现老化、性能下降等情况，从而引起计量误差的出现，在维护中需对此加以重视，需专业的技术人员亲自检查，进行现场维修。除了关键部件，其他外部设备的维护也尤为重要，如压力变送器、一体化温度变送器等，与测量的准确度关系密切，应做好相应的检定维护工作；外设电源系统对超声流量计的运行状态和使用寿命有很大影响，应保证其稳定性和安全性；另外，线路出现问题势必也会影响到计量的温度、时间等，从中可知，每一个环节都发挥着不可代替的作用，需加以重视，才能保证整个系统的完整。 2.故障与处理 ①在测量过程中，有时天然气处于正常的流动状态，但是流量计没有显示，出现这种状况，可能是显示单元损坏所致，也可能是保险丝被烧断造成，重要接口接触不良或不牢固也会出现此状况。因此，在测量之前，应做好各项检查工作，保证控制器的显示没有故障代码，若有，应及时调整；用专业的欧姆表对接口和保险丝进行测定，有不合格者，需及时更换。 ②测量中难免会出现误差，但误差应控制在非常小范围内，若误差偏大，则有可能是管道状态不合标准，管内有堆积物或管内壁粘有脏物等造成。为缩减误差，需对管道的材质、管内壁、以及管壁厚度等仔细检查，保证符合标准；若管内壁粘附脏物或锈蚀层，内径面积将减少，从而引起误差，应根据具体情况进行清理，如有必要，更换管道；管道内有堆积物时，要么将其清除，要么更换到其他地点安装；直管段应符合天然气的均匀流态。如果还不能解决问题，应检查流量计的调整和存在问题。 四、超声流量计在天然气计量实际应用案例 案例：某长输管道输天然气气站采用DN250的超声流量计，进行计量后向省管网供气，非常大工作压力为10MPa。进站压力为5.4MPa，出站压力为2.5MPa，流量计安装正确。投产初期，发现流量计计数与下游管网首站同类型超声流量计偏差超过10%。 由于投产前用水作为试压介质对管道进行了通球清管。试压、清管结束后未干燥彻底，管道内残留部分湿空气。站内管道裸露在空气中，且天然气气压力较高，导致管道内积水结冰。通过注醇、在裸露管道上增加保温层、清管，降低了天然气的水露点，提高管内气体温度，减少了管道内积水，有效解决了冰堵，使流量计测量误差控制在双方商定范围之内。 1.实际生产应用中的注意事项 （1）使用超声波流量计应保持超声波探头清洁，信噪比如果太接近界限值，计量误差会很大，表体前后的直管段清洁程度也会影响计量结果。 （2）用于贸易结算的超声波流量计以及相关的二次仪表，应该依据相关要求按一定周期检定。 （3）如果管道内气体温度太高（100℃以上），或在大口径管道中气体压力极低（低于0.1MPa），流速也极低（小于0.5mm/s）情况下，超声波流量计不适用。 （4）多气源混合产生的差值，可使用在线式色谱分析仪，对天然气组分含量进行监测，并实时上传数值，修正误差提高检测精度。 相关产品推荐：外夹式超声波流量计、固定分体式超声波流量计、手持式超声波流量计
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