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1、曲陶超再瞄猛圜松循圉题目:超声波流量计的介绍、应用及最新技术国标 GB/T 18604：利用超声在流体中的传播特性来测量流量的流量计。超 声流量计通常由1个或多个超声换能器和设备组成，根据他们所产生或接收到的超声信号推导出流量测量值并把 该信号转换为正比于流量标准化输出信号。在流动气体 内的相同行程内，用顺流和逆流传播的2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 量测量方法称之为传播时间法。SJiil超声波流量计优点lb超声波流量计的国际和中国标准和规范ISO17089AGA Report No.9 EN 14236OIMLR137GB/T 18604GB/T 18604
2、修订版AGA 10-声速比对JJG 1030-2007超声波流量计检定规范 行业标准和企业标准精度高(03%0.5%),重复性高,量程比很宽L401200,流速范围：0.230 m/s可测量双向流，可精确测定脉动流无压损，对压力的很大变化不敏感对沉积物不敏感，无可动部件，免维护重量轻，占用空间少不存在磨损，无示值漂移现象可带压更换传感器，且更换后无需重新标定具自诊断功能(AGCJevel； AGC-limit；采样率；接收率)对上下游直管段要求较短eisterInstromet超声波流量计缺点 当超声流量计安装在一些阀门附近时，特别是安装在阀门的下游 时，当气流速度很高时，阀门两端有较大的压降
3、时，一些阀门以及 一些所谓的低噪声阀会产生大量的超声噪声，超声信号可能被超声 噪声所淹没而无法分辨，影响超声流量计正常工作。 由于C02会使超声波衰减，因此不适用于C02浓度过高（超过20 %）的气体混合物。 超声流量计不适合多相流的流量测量。 气体中的某种成分对超声流量计或超声探头有腐蚀伤害作用，如果 它的浓度过高，则超声流量计不适用。 当气体温度太高（100以上），或在大口径管道中气体压力的极 低（低于OJMPa）,流速也极低（小于0.5mm/s）时，超声流量 计不适用。5超声波流量计的应用9dster皿超声波测量原理c - V - COS Cp VCOS(Pv: average gas
4、veloc呼e咐e c: velocity of sound (VOS)resentL ( 11 Vm 2，COS(P tab tba )#dsterInsiromet计算超声波流量9eisterInstromet计算超声波流量#Mechanical dimensionMeasurement机械尺寸的测量Ql calculation based on:体积流置计算基于 Area (diameterj 面积 Path angles道角度 Path length声程 Travel time measurement传输时间测量Ltab =C + V - COS (pHster,声速计算VOStba
5、=2 I tab tba )m/sc - V - COS (p15声速VOS修正machcorr/C- 1 + 0.5-V sin (p)m/sTransducer Bransducer AStraight path between A & B(c ) )(Mach correction)Curved path influenced by gas flow profile超声波流量计的干标V.O.S.（&）计算值J二path (new)c e Lcalculated path (old)C measuredInstromet平行式声道布置反射式声道布置Comparison Performanc
6、eCorwentIonAlflBow tweeerO.SovWcCourtesyf=，ow MawMiwnrwot WorRafvop 1 d97. Gas.unie. Q Sk)etDouble ReflectionSwirl、C.W.C.C.W15eister17声道布置Path configuration Elster-Instromet UFM 丁 Xompact/r path configuration :CheckSonic-lC : 1CheckSonic-2C: 1Q.Sonic-3C : 1 2Q.Sonic-4C : 1 2elsterdster用于贸易计量的超声波流量计2
7、1MilQ.Sonic-5C The highest standard11The highest level of flowprofile recognition maintainthe lowest uncertainty.Q.Sonic-3CThe industry standard8-chord meter5compared to direct reflectingdesignsQ.Sonic-4C“Exeeding Industry standard11Two single reflection paths cros- a each other at an angle of 90 es
8、 the meter less sensitive to asymmetric flow distortionsSJiil超声波流量计的结构影响超声波流量计计量精度的主要因素1气体流态2噪音3气质的洁净程度，含水、油及污物4上下游直管段的内径和粗糙度dsterInstromet理想流态声道配置CheckSonic-1Q.Sonic-5超声流量计的工况流态分析dster经过1个弯头一23dsterInstromet超声流量计的工况流态分析CheckSonic-1Q.Sonic-5#超声流量计的工况流态分析经过2个弯头25dster经过2个弯头流态的变化27Mil*double bend out
9、of planeD=200 mmradius of cuivatme=1.5 D635.9 mTtb 1.005ba Re=65000 Turbulence model: RNG k & eInlet pi of lie: Id ea 1 turbu 1 ent g M iku rad seCro ss flow velocityAxial velocity思例超声流量计的工况流态分析#超声波流量计的安装Elster-Instromet Spec29F ow4DUpstream:10D/20D2DDownstream:3D(Q.Sonic 3 : 20D & Q.Sonic 4/5 :10D)
10、4ster超声波流量计的安装ASingle-bendF31Q.Sonic- 4/55D10DAGA9 compliant35Aster超声波流量计的安装一整流板Insiromet4ster超声波流量计的安装vDiameter jump on UFMprefilg ol +5至 diriEwt6r stepOD10DOD10D37.12 3。ion丫/ WtyMaijfiitudMi.12。.!QDPI JO：1 % J；，| 4 MZ.QD1% difference in diameter = 0,05% in measurement errorr超声波流量计的安装Wall Roughness
11、 (R J45Velocity profile at wo 11 roughness changeOD5D:+0.1% to +0.15%:max. +0.5%Upstream pipingUltrasonic Flowmeterdster噪音对超声波流量计的影响US-noise7PressureLength of pipingUltrasonicControl Valveto be determinedFlowmeterFloweister噪音对超声波流量计的影响A/WWWWWWW wwwwvwwv Nv-upstreamAster噪音影响InsirometMeasuring Nd49SRZ
12、Ol(rms)- 2frnis)(dB)20】 logl(rms)2(rms), 口口口口口口 口OLI 口目口 0口s口口修1st年低噪音的影响Piping elementfactor NddBBend 900.56-5Bend 450.79-2Tee0.32-10Two bends out of plane0.20-14100 m pipeline0.56-5空W解决噪音问题一机械降噪5135dBCDFlow conditionerUSMCMB:20dB44eister解决噪音问题一降噪器Instromet45Metal foam/Clamped between / pipeline fl
13、angesOrifice : 50% reduction#dster超声波流量计的典型安装Minimum Clearance between 2 metering runs due to vertical transducer exchange51ekter超声波流量计的典型安装一西二线首站（霍尔果斯）超声计量系统配置图US meFlow computersGas chromatographP & T TransmitterSJiilSupervisor y computer多dster超声计量系统配置图Uster计量系统导则GB/T 18603设计能力勤（m7h） C标准参比条件）%二500
14、500050000 500001.用于测量的校验用系统 例如：串联标准流量tl/2.温度转换/3.压力转换/4.压缩因子转换V/5.发热量和气体质量的确定/6每，时间周期的流量记录/7.密度测量（代替2、3. 4）/准确度等级C级(3.0)B 级(2 0)A级（L0）注：1规模较小的计量系统使用上述功能不受限制：2建议配套内容。表1不同等级的计量系统（计量站）51表2计早系统配套计星仪表准确度参数测量计量系统配套计量仪表准确度A级(1.0)B 级(2.0)。级（3.0）温度0.5C0.5rc压力0. 2%0. 5%1. 0%密度0. 25%0. 75%1. 0%压缩因子0. 25%0. 5%0
15、. 5%发热0. 5%1.0%1. 0%工作条件下体积流量0. 75%1.0%1. 5%注二*当供用气双方用能量流量交接时需要配套的项目dster超声波流量计的周期检定-JJG 1030-2007SJiil7.4检定周期检定周期一般不超过2年。对插入式流量计，如流量计具有自诊断功能，旦能够保 留报警记录，也可每6年检定一次并每年在使用现场进行使用中检验。使用中检验超声流量计使用中的检验用于在实流装置上检定完成后，在检定周期内对流量计计 量性能可靠性的检查。使用中检验的方法有2种，一种方法是在线采用一台标准流量计 与之进行比较；另一种方法是以声速比较为基础对流量计进行的在线检验。C.1技术要求C
16、.1.1检验时间安排在被检验流量计安装到管路上投入使用后的一个月内进行第一次检验，以后按至少 1次/年的周期进行。C.1.2流量计进行使用中检验时必须携带上一次检验报告。C.1.3检杳流量计系数在上一次检定后没有变化。C.2标准流量计比较法55超声波流量计的周期检定-JJG 1030-2007C.3声速检验法C.3.1气体超声流量计标准设备及安装条件C.3,1.1使用的标准设备包括：在线色谱分析仪、取样器；温度计；压力表；计算 软件。C.3.1.2色谱分析仪的技术性能应满足GH 136102003,其测量准确度应达到0.05%q色港分析仪的选择安装应满足制造厂家技术要求。C.3J.3取样系统的
17、选择、安装应满足GB/1 136091999oC.3J.4取样点附近应安装温度、压力变送器。温度、压力变送器的安装应满足本规程7.1.1.4和7.1 J.5的规定。压力变送器的准确度应优于0.1%,温度变送器的准确度应优于01匕QC.3.1.5计算软件应符合AGAI0号报告,并经计量部门认可口C.3J.6分析出表C.1所列管线气体各组分，在条件允许时可分析更多组分，以确保 最终计算结果的准确。dsterInstromet声速比对-AGA 10FCMeasured VOS By Ultrasonic meterBased on AGA Report No. 10: Speed of Sound
18、(VOS) in Natural Gas and Other Related Hydrocarbon GasesVOS measured - VS calculatedCalculated VOSBy Supervisory System based on composition and T&P inputsmeasured 芒 calculatedInvestigation required595.5.1离线实流检定5.5.1. 1把流量计可送到具有流量计检定资质的检定机构内,在以高压天然气为介质的固定式流量 标准装置上进行离线实流检定e5. 5. 1.2如果条件允许，应将流量计及流量计算机
19、及前、后直管段、流动调整器一起进行离线实流 检定。5.5.2在线实流检定或校准把移动式天然气流最标潴装苴与计策站内的计黄系统（计晟橇）相串联，用移动式天然气流量 标准装置对现场安装的流量计进行在线实流检定或校准。Aster离线实流检定TGas FlowTest :Ultrasonic MeterReference :Turbine MeterI QL m3/h II P bar II T iI QL m3/h ：P bar5 T* Error calculation ( next slide )dsterInstromet离线实流检定-2OIML / WME = Weighted Mean E
20、rrorV 2/ error2- = 1 then 0.4 QmaxJ QWME =1 N 皿 Ky a .z=l =maxAdjusting FinalVerification measurementFactor in UFM61QL m3/h IP bar：T j在线检定或校准dsterSJiil在计鼠系统设计中，满足卜述条件之一时，应设置在线实流检定或校准接口;a）计量站的供气量表104疗由（标况流量）。b）计属系统中，流晨计口径至DN250及以上。5. 5. 2. 2在线实流检定或校准接口的设计要求a）在几路并联的流量计测量管路中，只选用1路作为比对回路，在沌卜游管路上设置在线实 流检
21、定或校准接口，其它回路都可分别与其串联。b）每一条并联流量计测量管路下游今内截止阀门应选用零泄露、密封性好的全通径阀门。c）在线实流检定或校准接口的尺寸设计时，应参考所用的移动式流曷标准装宜的进、出口的 口径、中心距和高度尺寸。d）为了减少管容积（即气容）的影响，在线实流检定或校准接口与移动式流量标准装置之间 的连接管线应尽量短，弯头、变径管应尽量少。G 当站场的设计压力WlOMPa时，才允许设有在线实流检定或校准接口。5. 5. 2. 3移动式流量标准装置现场安装流程把移动式流量标准装置与计审站计域系统（计量橇）上的在线实流检定或校准接II相连接，使 得与现场流景计串联安装，以便用移动式流量
22、标准装置对现场流品:计进行在线实流检定或校准。#在线检定或校准-移动标定车dsterInstromet63elster在线检定或校准-移动标定车#Aster在线检定或校准-移动标定车InsirometV I lllllllll65dster在线实流检定口的设置Instromet#elster在线实流检定工艺流程69eisteInstromet I声流量计噪声抑制技术- 编码多脉冲激发技术(CMB)不同于以前的连续发射多个单脉冲，CMB技术发射的是一串组合的编码信号。01002003004005006007008009001000超声信号编码多脉冲发射技术(CMB)dsterNq. N pube
23、s 1liuec.)#。臼编码多脉冲发射技术（CMB）提高了信噪比-独特的编码与高速平均技术结合没有时间延迟-有效利用了超声波流量计的操作时间要求超声探头有较宽的频带特征一编码信号不能通过频带窄的探头dsterInstromet与传统超声信号发射方式的比较Comparison I2,5msSingle burstStackin7jitter71fillUlster采用了穿孔卡片的原理Instromet69Aster新一代的超声流量计一双CPU智能型超声流量计单脉冲发射模式编码多脉冲发射模式连续多脉冲发射模式编码多脉冲发射并带脉冲记录71eister新一代的超声流量计一双cpu智能型超声流量计I
24、nsirometAster新一代的超声流量计一双CPU智能型超声流量计#t 口径匚作压力压力等级 温度范围3 to 48 英寸(DN80- 大气压至15。bar Upto ANSI 900DN1200)环境温度-50 to + 60 C过程温度-50 to+120 流量计表体材质低温碳钢，不锈钢，双向不锈钢发体长度3 D流速范围40 m/s (3 4”)/ 36 m/s (6” - 10)33 m/s (12 to 48)精度0.2% 示值(Qt - Qmax)线性度标以后0.2% (Qt - Qmax)禺复现性0.05% (Qt - Qmax)e整流器选项-电源12-36VDC就地显示GUI
25、, 4.3宽屏图形显示器，带7个电容软键司选项内置流量计克机(未来)可抽出式探头(需要&用抽;H I工具)新一代的超声流量计一双CPU智能型超声流量计dsterInstrometEthernet / DSLHART75对现有流量计的保留或改变dsterInstromet79增强的参数组态修改功能继续多年的经验 双反射声道 超声信号编码多脉冲发射方式（CMB） Uniform诊断软件的简单性和功能性改进 所有规格型号的流量计统一长度3D 美观，长短随意的电缆，分开的传感器探头外壳超声探头激励技术 封装-用户设计与制造超声探头的固定/重新设计抽出工具增强的信号检测技术 完全轴对称的声道布置A/D转
26、换和AGC自动赠与控制增强R5P新一代超声波流量计和现有超声波流量计的差别增加了两个双反射声道-现有双反射声道数变为4个现有声道布置为：2个单反射声道+ 4个双反射声道增强的CMB技术（带时间重复解决方案） 职能的CMB编码发射和交叉相关技术在最基本的用户界面上开发的新的诊断工具软件（UniGuard）内置的健康监测技术,双重处理（计量计算机和健康诊断）终身健康诊断和变化趋势监测EEx-d /增强的安全外壳，带EEx-i接头 未来-内置的流量计算机（选项）么日ster正在为下列长输管线提供超声计量系统Instromet1.中石油WEPPH西段所有超声计量撬- 14个计量撬霍尔果斯首站、奎屯分输
27、站、昌吉分输站、乌石化分输站、独石化 分输站、红柳联络站、嘉峪关分输压气站、张掖分输压气站、武威 分输站、金昌分输站、中卫联络站、靖边压力联络站2.中石油WEPP II东段干线支干线DN150-DN400超声计量撬- 32个计量撬东段干线：洛阳分输站、鲁山分输站、平顶山分输站、南阳分输站、 黄陂联络压气站、广州末站- 樟树湘潭支干线：湘潭末站上海支干线：衢州分输站、诸暨分输站、萧山分输站、上海末站、吴江末站、角直分输压气站- 十堰支干线：襄樊分输站- 泰安支干荻：薛店分输联络站、中牟分输站、开封分输站、巨野分输站、 泰安分输联络站- 南宁支干线：清远分输站、肇庆分输站、南宁末站- 广深支干线：东莞分输站、求雨岭分输清管站dsterInstromet日ster正在为下列长输管线提供超声计量系统3 .山东省管网泰安-青岛-威海干线- 7个计量撬- 莱芜分输站、淄博分输站、临的分输清管站、潍坊分输站、 青岛分输清管站、4 .陕京3线良乡分输站5 .中石化榆林济南长输管线17个计量撬榆林首站、安阳分输清管站、聊城分输清管站、齐河末站、 青丰分输站、佳县分输站、汾阳分输站、平遥分输站、 黎城分输站、南乐分输站#色融*日ster -永远值得您信赖的合作伙伴!81