丹尼尔气体超声波流量计简介

丹尼尔气体超声波流量计简介丹尼尔气体超声波流量计简介丹尼尔气体超声波流量计简介气体超声波流量计量系统简介气体超声波流量计量系统简介气体超声波流量计量系统简介基本概念基本概念基本概念Æ1、超声波计量系统的任务Æ准确测量经过在气体输送管道中安装的超声波流量计的天然量Æ2、天然气的特性Æ可压缩性，根据天然气所受压力、温度和天然气组成的不同，其可压缩的程度也不同Æ3、怎样衡量天然气的量ÆA，体积计量：将经过超声波流量计的、在实际输送状况下的天然量转换为某一指定状态（标准状态）下的天然量ÆB，能量计量：将经过超声波流量计的、在实际输送状况下的天然量转换为该气量燃烧后可以发出的热量DanielUltrasonicSlide4RS485或脉冲接收工况流量RS232/RS485色谱的分析数据温度&压力数据标况流量,总能量,天然气组分及管理所需的信息与上位机数字通信,包括所有诊断和报警信息天然气计量系统的基本组成天然气计量系统的基本组成天然气计量系统的基本组成天然气计量系统的基本组成Æ1、工况流量测量仪表（如气体超声波流量计）Æ用于测量在管道中实际输送状态下的天然气流量Æ2、温度、压力测量仪表（如温度、压力变送器）Æ用于测量管道实际输送气体的状态Æ3、天然气组成分析仪表（如气相色谱分析仪）Æ分析管道中输送的天然气成份，用于计算天然气的可压缩程度或天然气的可发热程度Æ4、计量二次仪表（如流量计算机）Æ综合上述测量结果，计算出满足贸易交接要求的量值丹尼尔超声波流量计的发展历史丹尼尔超声波流量计的发展历史丹尼尔超声波流量计的发展历史Æ八十年代初期,英国煤气公司开始研发四通道的超声波流量计Æ1986:英国煤气公司授权Daniel公司作为唯一的开发商,进一步开发该类型流量计的工业领域的应用Æ1989:第一台模拟电路超声波流量计顺利出厂,在英国开始销售并用于商业计量Æ1993:DANIEL公司采样自动增益控制和数字信号处理技术改善了流量计的电子单元,提高了信号的保真度和流量计的精度Æ1994:DANIEL引入防爆的MarkII电子处理装置Æ2005:DANIEL将MarkII升级为MarkIII电子处理装置丹尼尔超声波流量计的发展历史丹尼尔超声波流量计的发展历史丹尼尔超声波流量计的发展历史Æ1998:DANIEL开发出可在线拆装的超声波探头器并可提供在线带压拆装工具Æ2000:中油西南分公司采用7台DANIEL高级超声波流量计用于贸易计量，向重庆和四川的大型天然气用户供气。Æ2001：大庆油田天然气公司采用7台DANIEL中级超声波流量计用于储气库和内部管线计量。在高含硫,带有凝析液天然气中使用超声波流量计与孔板流量计的比较在高含硫在高含硫,,带有凝析液天然气中使用超声波流量带有凝析液天然气中使用超声波流量计与孔板流量计的比较计与孔板流量计的比较Æ精度–高级超声波流量计精度:优于0.5%,并可免实流标定–普通超声波流量计:1%–与孔板和涡轮流量计相比，精度不易受气质和分层的影响–孔板流量计在内部肮脏的情况下,计量数据会呈负偏差.DANIEL超声波流量计即使在表体内部有大量污垢的情况下,仍能保持高精度.Æ高含硫气体对仪表的寿命影响–硫化氢腐蚀孔板表面,造成金属件疲劳,缩短寿命,具严重的安全隐患.超声波内部没有可动部件,经过特殊处理的内表面,可以耐受H2S的侵蚀,可延长维护保养的时间间隔.–无插入管道内部的部件,即使管道中有残渣也不会损坏仪表的任何组件.在高含硫天然气中使用超声波流量计与孔板流量计的比较在高含硫天然气中使用超声波流量计与在高含硫天然气中使用超声波流量计与孔板流量计的比较孔板流量计的比较Æ较低的运行成本–不影响流体的正常流动–无节流件，压损小–不用加压Æ低安装成本–高容量–高量程比(可达100:1)–降低了对上下游直管段的要求在高含硫天然气中使用超声波流量计与孔板流量计的比较在高含硫天然气中使用超声波流量计与在高含硫天然气中使用超声波流量计与孔板流量计的比较孔板流量计的比较DANIEL高级超声波气体流量计DANIELDANIEL高级超声波气体流量计高级超声波气体流量计Æ高精度：精度达到+/-0.1%(经过实流标定)重复性优于+/-0.2%Æ专用于贸易交接Æ多通道可检测流体的多个剖面Æ多通道提供了必要的冗余能力，独特的声道替补技术使流量计在某一声道故障的情况下，仍能基本正常工作Æ精确的设计和在加工制造过程中的质量控制特点及技术规范DANIEL高级超声波流量计DANIELDANIEL高级超声波流量计高级超声波流量计Æ声速,温度,气体运行状况的测量是相对独立的Æ特别适用于高压气体,一般昀低工作压力为10(4～5)barÆ常见流量计的直径,100mm-600mm(4”-36”)Æ昀高压力可达ANSI#2500(约42MPa)特点和技术规范高级超声波气体流量计高级超声波气体流量计高级超声波气体流量计Æ长输管线Æ集气系统Æ海洋天然气Æ压气站Æ气体处理工厂Æ高压管线Æ输配管网应用场合普通气体超声波流量计普通气体超声波流量计普通气体超声波流量计Æ单声道或双声道Æ短管安装Æ主要用于非贸易交接Æ较高级超声波流量计更经济Æ新安装现场尤其适用Æ适用于原料天然气的计量普通气体超声波流量计普通气体超声波流量计普通气体超声波流量计Æ精度可达±1%Æ常见尺寸,100mm-600mm(4”-24”)Æ压力可达ANSI#2500Æ推荐流速,昀大100英尺/秒(30m/s),昀小3英尺/秒(0.9m/s),可延伸至,1英尺/秒(0.3m/s).特点和技术参数普通气体超声波流量计普通气体超声波流量计普通气体超声波流量计Æ非贸易交接的场合Æ比对Æ储气罐的测量Æ海洋天然气的计量Æ原料天然气的测量应用场合超声波流量计的基本原理超声波流量计的基本原理超声波流量计的基本原理衬垫材料导电体压电晶体Disk耦合层壳体24V输入电压输出120KHz输入120KHz输出超声波流量计探头超声波流量计探头时间直通式原理的技术特点时间直通式原理的技术特点时间直通式原理的技术特点ÆDANIEL超声波流量计是时间直通式超声流量计–声波由一个探头发射另一个接收，不经管壁反射–声波由上游向下游传输的时间(由于声波被气流推动)小于声波由下游向上游传输的时间(声波被气流反向阻挡)–这两个时间之差与气流的速度存在某种对于关系–从上下游测得的传输时间可以计算出气流的平均速度和声波的速度脉冲发生器接收单元检测单元时钟本安型传感器信号检测回路100MHz晶振120kHz超声波信号(大大给予调节阀的干扰频率60kHz)时间直通式测量原理时间直通式测量原理传输时间传输时间..004004LFlowXD传输时间传输时间.007.007..003003超声波流量计超声波流量计任意一对传感器t1=Lc-v(x/L)t2=Lc+v(x/L)LFlowXD高级超声波流量计流量方程高级超声波流量计流量方程流量从上述方程中求出流量从上述方程中求出流量从上述方程中求出v=L2x(t1-t2)t1t2c=L2(t1+t2)t1t2v=流体速度c=声速t1=上游传输时间t2=下游传输时间2流量方程流量方程多通道即多路流速测量!多通道即多路流速测量多通道即多路流速测量!!多通道流量计ABCDVavg=ΣWnVnn=14Vn=L(t1-t2)2x(t1t2)2超声波流量计的计算超声波流量计的计算权重因子仅取决于探头的几何分布情况!权重因子仅取决于探头的几何分布情况权重因子仅取决于探头的几何分布情况!!Wa=0.1382Wb=0.3618Wc=0.3618Wd=0.1382多通道流量计ABCD几何权重因子几何权重因子流量与流体的流速和截面积有关流量与流体的流速和截面积有关流量与流体的流速和截面积有关流量=流速*截面积流速测量流速测量Tup=Lc-v(x/L)Tdn=Lc+v(x/L)FlowXDL/2L/2普通型超声波流量计流量方程普通型超声波流量计流量方程单通道流量计212121212)(2)(2ttttLcttttxLv+=−=普通超声波流量计的计算普通超声波流量计的计算对单通道和双通道流量计来说对单通道和双通道流量计来说对单通道和双通道流量计来说CF=矫正系数WR=管壁粗糙度Re=雷诺数8.0Re835.02703.0(242.01++=DWRLOGCF流态剖面流态矫正流态剖面流态矫正如何确保超声波流量计的精度如何确保超声波流量计的精度如何确保超声波流量计的精度Æ精确的几何加工尺寸和精密的传感器定位Æ仪表的整体化技术贯穿于设计的全部过程中，整体铸造钢制表体，减少焊缝接口，有效减少表体热胀冷缩对计量的影响Æ时间直通式测量原理本身具有较高的精准度，不受表体内部光滑程度或污垢的影响。Æ对流体剖面特性及流场,流态的检测,并采用精确的数学模型进行补偿时间直通式测量原理的精确性时间直通式测量原理的精确性时间直通式测量原理的精确性Æ电子时钟的稳定性Æ连续测量与流体状态相关的声波脉冲Æ对电子元件和传感器引起的信号滞后给予恰当的补偿DanielUltrasonicSlide32流体剖面特性PowerlawvelocityprofileN=5N=7N=9N=11N=15GasvelocityisafunctionofpositioninpipeV(r)=Vo(1-r/ro)1/n对不同流态的气体进行动态补偿DanielUltrasonicSlide33将流速简化为三个区域ProfileandAreaRepresentationDanielUltrasonicSlide34每个声道所代表的流速与平均流速的对应关系IndividualPathVelocityisAverageforthatPathDanielUltrasonicSlide35通过圆心的声道对流态的曲解•不同流体形态，测得速度却是相同的•测得的速度夸大了气体流动的平均速度•由于角度造成的错误DanielUltrasonicSlide36平行的四声道测量流速•每个声道不通过圆心，减少对流态的夸大•平行的四个声道互相补偿，有效测量流速四通道流量计气体高级超声波流量计气体高级超声波流量计多通道流量计算多通道流量计算多通道流量计算流量计算的步骤Æ测量每个通道的声波传输时间Æ计算每个通道的速度Æ计算平均速度Æ流速乘以截面积流量计算准确的关键问题流量计算准确的关键问题流量计算准确的关键问题Æ流量流速测量的结果对表体几何尺寸的要求Æ有关流体的全部计算结果取决于对声波传输时间的测量Æ传输时间的测量取决电子器件的性能Æ有效消除旋涡和不对称流的影响。丹尼尔超声波流量计的核心技术特点丹尼尔超声波流量计的核心技术特点丹尼尔超声波流量计的核心技术特点New“J”MountComponentsNewNew““JJ””MountComponentsMountComponentsNew“J”MountAssemblyNewNew““JJ””MountAssemblyMountAssemblyBenefitsofNew“J”MountandChordsetBenefitsofNewBenefitsofNew““JJ””MountandChordsetMountandChordsetÆEasiertoassembleÆBetteralignmentonre-assemblyÆSmallerdesignpermitsmorecompactmetersÆChordsetlessexpensiveforcustomerÆEasiertoassembleanddisassembleÆBettermoistureprotectionthanpreviousunitMarkIIIElectronicsMarkIIIElectronicsMarkIIIElectronicsÆTheMarkIIIisthenewgenerationintheDanielUltrasonicMeter(USM)electronics.ThenewMarkIIIwillreplacetheentireMarkIIelectronicsandpreamp.Thene