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超声波流量计ppt课件

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气体超声波流量计简介课件.

气体超声波流量计简介课件.

超声波流量计简介
一、超声波流量计结构
主要分为三部分：流量计本体、超声换 能器、Mark II电子数据处理单元，如 图所示：
流量计本体：流量计本体是经特殊加工， 用于安装超声换能器、Mark II电子数据 处理单元及压力变送的装置。 超声换能器：超声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。 Mark II电子数据处理单元：由电子元件 和微处理器系统组成。它接受超声换能器 的信号，且具有处理测量信号和显示、输 出及记录测量结果等功能。
结构—三声道流量计
结构—四声道和五声道流量计
四声道流量计： Daniel 采用的是直射技 术，不确定度为0.5%左右。 五声道流量计：目前有Instromet公司推 出此产品，有三个声道采用单反射技术， 两个声道采用旋转方向相反的双反射技 术，对旋涡流的流量测量准确度较高， 不确定度为0.5%左右。
• （3）声道的设置。 单声道和多声道。
•
不论是单声道还是多声道气体超声 波流量计，其声波的发送与接收原理是 一样的。不同的是在不同声程上所测的 线速度对管道截面的流速的呈现不同。
二、超声波流量计的基本原理
气体超声波流量计是利用超声脉冲在气 流中传播的速度与气流的速度有对应的关系， 即顺流时的超声脉冲传播速度比逆流时传播的 速度要快，这两种超声脉冲传播的时间差越大， 则流量也越大的原理。 在实际工作过程中，处在上下游的超声 换能器将同时发射超声波脉冲，显然一个是逆 流传播，一个是顺流传播。气流的作用将使两 束脉冲以不同的传播时间到达接收换能器。由 于两束脉冲传播的实际路程相同，传输时间的 不同直接反映了气体流速的大小。
结构—四声道流量计
结构—五声道流量计
结构—五声道流量计
外夹式流量计
气体超声波流量计简介PPT课件

气体超声波流量计简介PPT课件

第23页/共35页
信号质量（Signal Quality, Performance） 在低流速下，信号质量应基本是100%，而在接近所允许 的最大流速时，小于100%的信号质量是可能发生的，但 如果仪表内的流量仅达到最高流量的50%时信号质量未达 到100%时，应对仪表进行检查，另外小于100%的信号质 量并不意味着仪表精度的降低。
第4页/共35页
信号处理单元（signal processing unit或SPU） 四声道的Q.Sonic超声流量计的信号处理单元（SPU）都 装在一个隔爆并全天候的密封箱中，信号处理单元是实现 控制超声传感器工作、AGC自动增益的调节、处理超声传 感器接受的信号、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。
超声波探头
第11页/共35页
第12页/共35页
探头的特点
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，寿命页/共35页
接线插口
第15页/共35页
第32页/共35页
应用场合
• 普通气体超声波流量计 • 非贸易交接的场合 • 比对 • 储气罐的测量 • 海洋天然气的计量 • 原料天然气的测量
第33页/共35页
第34页/共35页
感谢您的观看。
第35页/共35页
第5页/共35页
流 量
放大板
计 本 体
第6页/共35页
标况的参比条件是101.325Kpa,200C
第7页/共35页
超声传感器（ultrasonic transducer） 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 超声传感器作为检测元件。如上图所示，这种传感器成对地安装在管壁上。一个传感 器所发射的超声波脉冲穿过管道，在管道内壁发生反射后，会被另一个传感器所接收 。每一个传感器即能发射也能接受超声波脉冲。
超声波流量计(共16张PPT)

超声波流量计(共16张PPT)


即：流体流速 V＝ △t C /（2Lcosθ） 2 ③将探头发射面清理干净。
测量范围广，不受流体物理性质、化学性质的影响，可以对任何流体进行测量；
第七页，共16页。
从式（1）可以看出，从发生器发出的超声波传到 接收器的速度变化与管路内的流体流速成正比。据 此把管道参数置入仪器，采集数据经变换器变换即 得到瞬时流量，并得累计流量。
第十四页，共16页。
（3）交叉法，又称X法，同V法，是V法的变形。安 装距离受限制时。
按照具体测量参数的不同又可分为：时间差法、相 位差法、频率差法。
第三页，共16页。
相差法：检测△φ相位差。由于相位测量技术较复 杂，实际应用较少。
频差法：检测△f频率差。主要用于大口径测量。 时差法：检测△t时间差。测量中小口径流量准确度
高，应用广泛。 在工业生产测量中应用传播速度法最为普遍。下面
第二页，共16页。
2、波束偏移法：
装于管道一侧的换能器发射的超声波垂直于流体流 动方向。流体的流动使波束产生偏移，这个幅差与 流速有关。
特点：线路简单，一般用于准确度要求不高的高速 流体测量中。
3、传播速度法：
根据超声波在流体中顺流与逆流传播的速度之差与 流体流速有关的原理实现流体流量的测量。
超声波流量计第一页，共Fra bibliotek6页。一、工作原理
超声流量计是利用超声波在流体中的传播特性来实 现流量测量的。是一种非接触式流量测量仪表。
利用超声波测量流量的方法很多。根据对信号检测 的方式的不同主要分为：
1、多普勒法： 利用多普勒效应确定流量。当声源与目标之间有相
对运动，会引起声波在频率上的变化正比于运动的 目标和静止的换能器之间的相对速度。 特点：简单，不接触测量介质，一般用于含有颗粒 和气泡的液体或两相流流体的流量测量。
超声波流量计-AS与罗茨、涡轮的工作原理PPT课件

超声波流量计-AS与罗茨、涡轮的工作原理PPT课件


AS 系列超声波流量计
AS 系列超声波流量计
tuptBA(cf
L
Vmcos)
tdowntAB(cf
L
Vmcos)
Vm2cLostd1ownt1up
.
Cf——超声波在静止流 体中的声速。
Vm——流体介质的流 动速度。
11
目录
1
超声波流量计的发展与应用
2
超声波流量计工作原理
3
超声波流量计主要特点
4
超声波流量计应用案例
用于酒店、宾馆、工厂
AS 系列超声波流量计
.
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目录
1
超声波流量计发展与应用
2
超声波流量计工作原理
3
超声波流量计主要特点
4
超声波流量计应用案例
.
AS 系列超声波流量计
34
超声波流量计应用现场图例
东营河口芯能燃气
AS系列超声波流量计
.
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超声波流量计应用现场图例
东营广饶宇通燃气
AS系列超声波流量计
.
13
超声波流量计主要特点
AS 系列超声波流量计
首先了解目前普遍使用的涡轮、罗茨流量计的工作原理，对比同类产品性 能指标，从测量范围、精度特性、故障率、维护工作量等方面看超声波流量计 的性能特点。
气体罗茨流量计设计了两个紧密接触的腰型转子，造成理论密闭腔体，靠 气流推动转子旋转已达到容积式计量。腔体及转子之间间隙很小可以达到几个 μm，以保证小流量时可以测量。
AS系列超声波流量计无任何转动部件，无任何机械故障，寿命长。 而涡轮、罗茨流量计除受电子元器件寿命影响外，与计量数量也息 息相关。
使用 年限 10
9 8 7 6 5 4 3 2
超声波流量计培训ppt课件

超声波流量计培训ppt课件

❖ - 当某个声道的声速与流量计的平均声速 差值超过“CRange” 参数的设置值时，该 声道条块颜色会变为红色
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.
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❖ - 增益指要对接收到的信号增强多少，才能达到 需要的振幅强
❖ 度。如果信号强度衰减，增益加强。
❖ - 不同的流体条件，可导致不同流量计的增益有 很大的差异。
❖ - 流体条件相同时，同一个探头，在大口径的流 量计上，因为
在IP address 内输入该流量 计的IP地址， 点击OK键， 则设置完成。
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查看CUI软件的相关信息
通过file> connect或 者点击 进入如下界 面：
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.
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❖ 查看流量计 FE3101为 例，点击 Ethemet按 钮，进入如 下界面，选 择对应的流 量计名称， 点击OK键， 则流量计连 接成功。
平均流速
• 流速比率: ❖ - 每个声道的流速除以流量计的平均流速 ❖ - A 声道= 0.892 = 17.43 / 19.54
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❖ 声速: (SOS)
❖ - 声速传播速度以长度/时间表示….(如 Ft/Sec )
❖ - 当某个声道的声速与流量计的平均声速 差值超过0.35%时，该声道条块颜色会变 为黄色
多通道流量计
Wa 0 .1382 Wb 0 .3618 Wc 0 .3618 Wd 0 .1382
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流速测量
流量与流体的流速和截面积有关
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流量=流速*截面积
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❖ 超声波流量计原理 ❖ 超声波流量计的硬件接线（现场） ❖ 超声波流量计诊断软件CUI的应用
超声波流量计原理时差法ppt课件.ppt

超声波流量计原理时差法ppt课件.ppt


超声波流量计: 流体动力学
GE Panametrics
雷诺 # R e = V ID
例：在 20 oC时, 水的运动粘度 =1×10-6, 假定管子内径 10”， 若管内水的流速 V = 1 m/s，则 Re = 2.54×106 若管内水的流速 V = 10 m/s，则 Re = 25.4×106
v = 1010-6
v = 10010-6
Re = 0.15106 Re = 0.015106
kRe = 0.932
kRe = 0.922
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
超声波流量计原理：时差法
GE Panametrics
流体流速
V
C2 2L
×Δt
体积流量测定
Q = 流速 横截面积 Q = VA
kRe = 0.9323，（速度为0.5m/s时， kRe = 0.9295)
附加误差：1.86%，（0.5m/s时，附加误差：2.17% ）
该附加误差随工况变化而变化。但多数厂家在标定时只有K修正系数
XMT868 自动计算双重修正。
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
超声波流量计: 声阻抗
GE Panametrics
超声波流量计技术讲座ppt课件

超声波流量计技术讲座ppt课件

传播时间法USF直管段长度要求尚未有国际标准或国家标准规定值，应按 制 造厂提供的规定。表2例举几个不同来源提出的要求，可作为选型时的一般 依 据。
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超声波的选用考虑要点（续4） 。 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除
n （2） 多普勒法 插1表格
15
超声波的选用考虑要点（续5） 。 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除
n 对多普勒法USF的直管段要求也没有国际标准和国家标准 的 规定值。人们对多普勒法USF直管段要求程度在看法上 也迥 然不同。一种看法认为：从原理上讲多普勒法仅测量 “照 射域”内散射体的流速，其测量值受流速分布影响比 传播 时间法大。为了尽量减少这种影响，除了采取其他一 些方 法外，还应保证照射测量域的上下Байду номын сангаас有足够长度的直 管段， 以得到较好的流动状态。例如日本电气计测工业会 认为多 普勒法USF所需直管段长度一般应是传播时间法的 1.5倍。 然而另一种看法是：多普勒法USF本身测量精确度 等性能较 低，流速分布影响相对于总体测量精确度不重要， 直管段 要求反而降低。例如有仪表制造厂提出只要在测量 点上下 游保持大于（3-5）DN的直管段。
传播时间法采用多少声道的主要依据是测量精确度要求和安装仪表管段流 动状况（取决于上游阻流件组成和直管段条件），以及管径大小。例如 BS7405推荐管径大于0.5m用3或4声道，达于3m则用8声道 单声道从单一路径的线平均流速乘上系数代表平均流速。单一路径声道的换 能器设置通常是通过管道中心，即在横截面投影圆的直径上，其系数即如图 10.2所示。也右声道设置在弦的位置上。流动速度分布畸变和存在径向速度 分量（如涡流、二次流）则会改变该系数值，弦位置的影响比直径位置的影 响小。多声道测量多路径线平均流速，更减少流动畸变影响，提高测量精 度。 确定声道数有的可按仪表样本规范选择（如管段式USF，除单声道外较 多 采用双声道计量声道以上），有的则向仪表制造场联系磋商（如现场安装 式 USF，特别是大管径应用，通常为3-8声道）。 为了获得流体沿管道中心平行对称地流动，测量点上下游要有足够的长度直 管段作有效整流。不能满足时应设置流动调整器。
超声波流量计培训ppt课件

超声波流量计培训ppt课件

❖ 近管壁的D声道平均紊流为4 到6%
❖ - 良好流态时，紊流参数为3 到6%。如果流体存 在脉动或波动，该紊
❖ 流参数将超过该范围
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❖ - 当某个声道的声速与流量计的平均声速 差值超过“CRange” 参数的设置值时，该 声道条块颜色会变为红色
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❖ - 增益指要对接收到的信号增强多少，才能达到 需要的振幅强
❖ 度。如果信号强度衰减，增益加强。
❖ - 不同的流体条件，可导致不同流量计的增益有 很大的差异。
❖ - 流体条件相同时，同一个探头，在大口径的流 量计上，因为
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❖ 通过
meter> moniter 进入查 看剖面 图：
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超声波流量计剖面图
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声道流速: ❖ - 一对探头之间的平均流速(ft/sec) ❖ - A 声道显示17.4 ft/sec ❖ - 蓝色条块表示反向流 • 平均流速: ❖ - 所有声道流速取不同权重后的类加值…流量计横剖面的
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流量计监控诊断软件CUI
超声波流量计(课件)

超声波流量计(课件)

管段式超声波流量计把换能器和测量管组成一 体，解决了外贴式流量计在测量中的一个难题。 而且测量精度也比其它超声波流量计要高，但 同时也牺牲了外贴式超声波流量计不断流安装 这一优点，要求切开管道安装换能器。
3、插入式 插入式超声波流量计 介于上述二者中
间。在安装上可以不断流，利用专门工具 在有水的管道上打孔，把换能器插入管道 内，完成安装。由于换能器在管道内，其 信号的发射、接受只经过被测介质，而不 经过管壁和衬里，所以其测量不受管质和 管衬材料限制。
体积流量qv
为：
qv
Vm K
DN2
4
式中，K ——流速分布修正系数， K=Vm/V DN ——管道内径。
K是单声道通过管道中心的流速（分布）修正系数。 管道雷诺数ReD变化K值将变化， 仪表范围度为10时，K值变化约为1％； 范围度为100时，K值约变化2％。 流动从层流转变为紊流时，K值要变化约30％。 所以要精确测量时，必须对K值进行动态补偿。
总结：超声流量计可分为：
传播速度差法（也叫传播时间法）； 多普勒效应法； 波束偏移法； 相关法； 噪声法
传播时间法原理
（1）流速方程式
超声波逆流从换能器1送到换能器2的传播速度
c被流体流速Vm所减慢，
L t12
c
Vm
x L
反之，超声波顺流从换能器2传送到换能器1的 传播速度则被流体流速加快，
⑧超声波在传播过程中的衰减：
• 由于介质的粘性而造成的衰减 a f 2
• 热传导造成的吸收衰减: a f 2
• 由于介质的散射而造成的衰减 s f 4
⑨声强： P P0ex
α固<α液<α气
⑩超声波的指向性： Sinθ=1.22λ/D=1.22C*T/D=1.22C/fD，
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5、温度计插孔 对单向流测量，应将温度计插孔设在超声流量计
下游距法兰端面（2～5）D之间；对双向流进行
测量，温度计插孔应设在距超声流量计法兰端面
至少3D的位置。
.
超声波流量计的投运 1.流量计投用以前应该按国家标准或规程进行
检定或实流校准。 2.检查各种信号线，电源线连接完好。 3.先打开进口旁通阀，给管道缓慢充气，然后
缓慢打开进口截止阀（至少持续一分钟）， 避免流量计过高压差或过高流速，给管道缓 慢加压，达到流量计的运行压力。注意:压 力剧烈震荡或不当的高速加压会损坏流量计 4.检查所有的法兰连接处和引压接头及温度 传感器的插入接头处是否有气体泄漏。
.
5.接线检查：对照厂家提供的系统接线图，检 查所有接线无误。
多通道流量计
Vn
=
L2 2x
(t1 -t2 ) (t1 t2 )
4
S Vavg = Wn Vn n=1
.
流速测量
流量与流体的流速和截面积有关
流量=流速*截面积
.
工况体积瞬时流量 = 面积 * Ve 标准体积瞬时流量 =工况体积瞬时流量 * 工
况密度 / 标准密度 质量瞬时流量 =工况体积瞬时流量 *工况密
.
超声流量计日常维护需要检查的参数 和方法
需要检查的运行参数 气体工作温度 气体工作压力 天然气组成
超声流量计系数 各声道运行状态
零流速读数
检查方法 按相关要求检查温度测量系统工作是否正常。 按相关要求检查压力测量系统工作是否正常。
.
管路安装 1、上、下游直管段
紧邻超声流量计的上、下游安装一定长度的 直管段。上游条件较为理想时，要求上游直
管段为10D，下游直管段为5D（推荐上游直 管段为20D，下游直管段为5D）。双向流动
时，上、下游直管段均应至少10倍管道公称 直径。
.
2、 超声流量计表体安装 超声流量计表体安装各厂家要求各不相同，一 般应保证表体水平安装，有的还应将表体法 兰上定位销孔与上、下游直管段相应销孔对 齐。安装时应留有足够的检修空间。
超声波流量计
.
超声波流量计测量原理
气体超声波流量计是利用超声脉冲在气流中传播 的速度与气流的速度有对应的关系，即顺流时的 超声脉冲传播速度比逆流时传播的速度要快，这 两种超声脉冲传播的时间差越大，则流量也越大 的原理。
在实际工作过程中，处在上下游的换能器将同时 发射超声波脉冲，显然一个是逆流传播，一个是 顺流传播。气流的作用将使两束脉冲以不同的传 播时间到达接收换能器。由于两束脉冲传播的实 际路程相同，传输时间的不同直接反映了气体流 速的大小。
度
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超声波流量计的结构
气体超声流量计的结构主要取决于以下几个方面： （1）声波探头的设置方式。外置式或内置接触 式，气体超声流量计一般采用将接收和发射换能 器插入管内至内壁边缘。 （2）声波的接收方式。 ① 直射式：直接接收发射探头的声波 ② 反射式：接收经管壁反射以后的声波。即接收 换能器不是直接接收发射换能器发出的声波，而 是接收经管壁一次反射或再次反射回的声波。
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（3）声道的设置。 单声道和多声道。 不论是单声道还是多声道气体超声流量计，
其声波的发送与接收原理是一样的。不同的 是在不同声程上所测的线速度对管道截面的 流速的呈现不同。
.
一般都 采用单 反射技 术，计 量不确 定度为: 1.0~2
结构—双声道流量计
Daniel 采用的是直射技术； Instromet采用的是双反射技术； Controlotron采用的是单反射技术。
双声道气体超声流量计不确定度为1.0~1.5% 。
中油管道投产运行公司
.
.
.
结构—三声道流量计
Instromet 采用的是 一个单反 射和两个 双反射技 术， Controlotro n采用单 反射技术， 不确定度 为
0.7 ~1.0% 。
.
.
超声波流量计结构
主要分为三部分：流量计本体、超声换能器、Mark II电子数 据处理单元，如图所示： 流量计本体：流量计本体是经特殊加工，用于安装超声换能 器、Mark II电子数据处理单元及压力变送的装置。 超声换能器：超声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。
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注意事项： 1、 应定期检查信号处理单元、升到有无故障、
零流量测量是否准确、超声换能器表面是否有沉 积物等。定期收集流量监测系统的运行数据，并 分析比较，以确定流量计是否存在故障。 2、超声波流量计运行时注意声道的效率，如果没 有达到100%，请检查声道. 3、长时间不使用超声波流量计应关闭其流量计算 机电源。 4、如果超声波流量计长时没有运行，启动前应仔 细检查接线和各连接点有无漏气现象。
3 、突入物 超声流量计的内径、连接法兰及其紧邻的上、 下游直管段应具有相同的内径，其偏差应在 管径的±1％以内；
.
4、内表面 与超声流量计匹配的直管段，其内壁应无锈蚀及 其它机械损伤，在组装之前，应除去超声流量计 及其连接管内的防锈油或沙石灰尘等附属物。使 用中也应随时保持介质流通通道的干净、光滑。
7.流量计最高流速不超过30m/s 8.流量计在启用前要求进行零流量测试，现场
不具备条件应进行工况条件下的零流量测试 （零流量测试就是关闭超声流量计的上、下 游阀门，使流过流量计的气体流速为零，等 管道内气体温度稳定后，读取零流速读数， 每个声道的气体流速至少记录30s，要求零流 速读数应小于12mm/s。）
.
任意一对传感器
L t1 =
c - v(x/L)
L t2 =
c + v(x/L)
X
Flow
D
.
流量从上述方程中求出
v=
L2 (t1-t2) 2x t1t2
c=
L (t1+t2) 2 t1t2
v = 流体速度 c = 声速
t1 = 上游传输时间 t2 = 下游传输时间
.
多通道即多路流速测量!
A B C D
.
探头的特点
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
.
超声波流量计结构
Mark II电子数据处 理单元：由电子元件 和微处理器系统组成。 它接受超声换能器的 信号，且具有处理测 量信号和显示、输出 及记录测量结果等功 能。