埃尔斯特超声波流量计介绍题目:超声波流量计的介绍、应用及最新技术
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超声流量计的定义国标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。
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超声波流量计的国际和中国标准和规范•
ISO17089•
AGA Report No.9•
EN 14236•
OIML R137•
GB/T 18604•
GB/T 18604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奉新站
超声波流量计优点
•精度高（0.3%-0.5%），重复性高，
•量程比很宽1:40-1:200,流速范围：0.2-30 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（AGC-level ；AGC-limit ；采样率；接收率）•对上下游直管段要求较短奉新站
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CO2会使超声波衰减，因此不适用于CO2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0.1MPa ），流速也极低（小于0.5mm/s ）时，超声流量计不适用。
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超声波流量计的应用海洋平台上
湿气计量
贸易计量
火炬气计量
地下储气库双向计量
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c v v·cos ϕ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝⎛⋅t 1 - t 1 2L = v ba ab m ϕcos D i
L ϕTrd B Trd A
send receive ϕcos ⋅−v c L = t ba ϕ
cos ⋅v + c L = t ab receive send v: average gas velocity
c: velocity of sound (VOS)
超声波测量原理
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声波传输演示奉
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计算超声波流量奉
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/h] [m A t t ) (L Q ba ab L 3360011cos 2⋅⋅⎟⎠
⎞⎜⎝⎛−⋅⋅=ϕ/h]
[m A Vm Q L 33600⋅⋅=Mechanical dimension Measurement 机械尺寸的测量Q L calculation based on:体积流量计算基于：•Area (~diameter)面积
•Path angle 声道角度
•Path length 声程
•Travel time measurement 传输时间测量计算超声波流量
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声速计算 VOS
t ba
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L = c − v ⋅ cos ϕ
站
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L t ab = c + v ⋅ cos ϕ
L⎛ 1 1⎞ C = ⎜ + ⎟ [m/s] 2 ⎝ tab tba ⎠
声速VOS修正
Cmachcorr
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( Mach correction )
站
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2 ⎛ ⎛ V ⋅ sin (ϕ) ⎞ ⎞ ⎜ ⎟ [m/s] = C ⋅ 1 + 0.5 ⋅ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ C ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
Transducer B
Straight path between A & B
Curved path influenced by gas flow profile
Transducer A
超声波流量计的干标
EEx(d) V.o.S. (Cm) 测量值
100% N2
P T
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Lpat
h
站
Only at Drycal !
V.o.S. (Cc) 计算值
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L path ( new ) =
Ccalculated ⋅ L path ( old ) Cmeasured
超声波流量计的声道布置
平行式声道布置
A
反射式声道布置
B A/ B 3
SINGLE REFLECTION
2
1
站
A
B A/ B
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5
DOUBLE REFLECTION
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声道布置
Axial Direct Single Reflection
Swirl
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Double Reflection C.W. C.C.W .
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声道布置
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声道布置
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声道布置
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用于贸易计量的超声波流量计
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超声波流量计的结构
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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奉
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理想流态声道配置Q.Sonic-5®
CheckSonic-1®奉
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超声流量计的工况流态分析经过1个弯头
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超声流量计的工况流态分析Q.Sonic-5®
CheckSonic-1®奉
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超声流量计的工况流态分析经过2个弯头奉
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经过2个弯头流态的变化奉
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超声流量计的工况流态分析奉
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超声波流量计的安装奉新站
超声波流量计的安装奉新站
超声波流量计的安装奉新站
超声波流量计的安装
X
20D 10D Q.Sonic-310D
5D
Q.Sonic-4/5
X without FC X with FC
AGA9 compliant
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超声波流量计的安装
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超声波流量计的安装-整流板
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超声波流量计的安装
奉
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超声波流量计的安装
奉
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超声波流量计的安装
奉
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噪音对超声波流量计的影响
奉
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噪音对超声波流量计的影响
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噪音影响
奉
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噪音影响
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噪音影响
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降低噪音的影响
Piping element
factor Nd
dB -5 -2 -10 -14 -5
Tee
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Bend 45o
站
Bend 90o
0.56 0.79 0.32 0.20 0.56
Two bends out of plane 100 m pipeline
解决噪音问题－机械降噪
35dB
Flow conditioner
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5dB
USM
CMB: 20dB
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降低噪音的影响
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解决噪音问题－降噪器
Metal foam
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Clamped between pipeline flanges
Orifice : ±50% reduction
超声波流量计的典型安装
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超声波流量计的典型安装
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超声波流量计的典型安装-西二线首站（霍尔果斯）
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超声计量系统配置图
US meter RS 485
Flow computers
HART protocol
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RS 485 or TCP/IP Gas chromatograph
P & T Transmitters
RS 485 or TCP/IP
Supervisor y computer 49
超声计量系统配置图
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