管道式
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。
传感器样式
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。
7
系统报警
8
过程报警
报警设置
9
声速异常
系统故障
观察声速的大小，通常所测的声速值应稳定在 一定范围内，如果声速突变，则表示测量系统 可能有故障。
10
流速超范 围
超量程
气体流速超出超声流量计的测量范围，超声流 量计不能正常工作。
备注： 1、超声流量计的关键计量部件维修后，必须经检定合格才能投入使用。 2、由于超声流量计的自诊断技术在不断发展，在实际应用中要以所使用设备 的操作说明书为准。
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。
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.如有旁通阀，首先打开进口旁通阀，给管道 缓慢充压，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。
• 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。 • 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；
接触不好
1 没有流量 信号
其它
脏污 压力超范围
2
增益值/信 噪比异常
3
超声探头 不工作
探头故障
4
没有温度、 压力信号
接触不好
5
温度、压 力信号异 常
参数设置 或零漂
检查系统设置。 定期对温度、压力测量系统进行校检，确保温 度压力测量数据准确可靠。
6
计算机报 警
计算机报警有责任和非责任报警、有冷启动和 热启动报警和电池电压低等报警，应按照超声 流量计的说明书进行检查。 报警设置 在确认温度、压力测量系统正常的情况下，检 查超声流量计算机内的压力、温度量程范围设 置是否正确。 过程报警主要有流量、温度、压力、密度、以 及热值等报警，其主要原因是由于它们测量的 值超出了预设定范围。在确认压力、温度测量 系统正常后检查所有的设定值。
• 根据实际应用环境常选用时差式超声波 流量计和多谱勒式超声波流量计
• 时差式超声波流量计的选型 • 多谱勒式超声波流量计的选型
时差式超声波流量计的选型
• 目前生产最多、应用范围最广泛的是时差式超声波流 量计。它主要用来测量洁净的流体流量，在自来水公司和 工业用水及江河水、回用水领域，得到广泛应用。时差式 超声波流量计此外可以测量杂技含量不高(杂质含量小于 10g/L，粒径小于1mm)的均匀流体，如污水等介质的流量 ，但不能测量含有影响超声波传播的连续混入气泡或体积 较大固体物的液体。在这种情况下应用，应在换能器的上 游进行消气、沉淀或过滤。在悬浮颗粒含量过多或因管道 条件致使超声信号严重衰减而不能测量时，有时可以试降 低换能器频率，予以解决。而且精度可达±1%。实际应 用表明，选用时差式超声波流量计，对相应流体的测量都 可以达到满意的效果。
中国石油天然气集团公司
超声波流量计
青萍之末
• 1. 基本原理 • 2. 选型应用
• 3. 基本结构
• 4.测量方式
• 5.电磁流量计选型需要的几方面信息
• 6.电磁安装中的七项要求
• 7.电磁流量计的基本分类形式
一时差法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介质中传 播的速度与介质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。介质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 映了介质流速的大小。
超声流量计日常维护（以测气体流量为例）
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。 备注 必查 必查 必查 必查 必查 选择
检查计算机内输入的天然气组成数据是否正确，或 在线分析系统的分析数据是否正确。
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 度
多通道即多路流速测量!
A B C D
L (t1 -t2 ) Vn = 2x (t1 t2 )
2
S Wn Vn Vavg = n=1
管道式
• 某些管道因材质疏、导声不良，或者锈蚀严重， 衬里和管道内空间有间隙等原因，导致超声波信 号衰减严重，用外贴式超声波流量计无法正常测 量，所以产生了管段式超声波流量计。 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。
多谱勒式超声波流量计的选型
• 多普勒法超声波流量计依靠水中杂质的反 射来测量水的流速，因此适用于杂质含量 较多的脏水和浆体，如城市污水、污泥、 工厂排放液、杂质含量稳定的工厂过程液 等，而且可以测量连续混入气泡的液体。 但是根据测量原理，被测介质中必须含有 一定数量的散射体（颗粒或气泡），否则 仪表就不能正常工作。
• 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。 • 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 。
超声波流量计测量方式
• 根据超声波换能器使用不同可分为：可以分 为外贴式、插入式、管段式三种超声波量计是生产最早，用户最 熟悉且应用最广泛的超声波流量计，安装 换能器无需管道断流，即贴即用，它充分 体现了超声波流量计安装简单、使用方便 的特点。
• （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。
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。
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。 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。）
外夹式超声波流量计安装方法
• ①准确输入各项参数，计算安装距离； • ②按照安装位置将管道打磨干净，不能有油漆或 污物；打磨面积约为探头的3倍。 • ③将探头发射面清理干净。 • ④将耦合剂涂抹均匀在发射面和管道表面安装位 置处，不能太少；不要形成气泡。 • ⑤根据流向和安装距离正确安装上下游探头，且 两个探头要保持水平。探头用钢带固定，要与管 道表面紧密贴合。
检查超声流量计系数是否与检定证书一致。 检查各声道的参数，确认各声道运行是否正常 在零流速下各声道所测得的气体流速是否小于规定 值。
声速
检查超声流量计各声道所测的声速是否稳定在一定 范围内，如果发生跳变，表明存在故障。
必查
增益值/噪声 （信噪比/信号质量）
增益值主要受压力和超声探头表面污物的影响， 通常情况下增益应该是相对稳定的。若超出超声流 量计说明书中规定的技术范围，则说明超声流量计 不能正常工作。 检查反映背景噪声和/或电噪声量的参数是否稳定 在正常范围值。 若增益或信噪比等超出流量说明书中规定的范围 ，则表明探头表面因被污染而不能正常工作。 检查超声流量计所测的气体工作流速是否在超声流 量计说明规定的正常工作范围内。 首次安装时必须检查超声流量计算机内设置的各项 参数是否正确。