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超聲計量系統在中烏輸氣管道的應用
作者：
時(shí)間：2013-10-10
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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2.4 信號傳輸
USM測得的工況體積流量為脈沖信號，通過(guò)現場(chǎng)與站控室之間的RS485數據線(xiàn)傳到FC；PT、TT測得的壓力、溫度為（4～20）mA信號，通過(guò)模擬量數據線(xiàn)傳到FC；GC分析得到的天然氣組分值為（4～20）mA信號，首先傳到2350控制器，由2350控制器轉換成RS485信號分別傳到各FC。最后，FC根據工況下的各參數計算計量交接標準狀況下的體積流量。 
圖1 超聲流量計安裝示意圖
3 中烏天然氣管道超聲流量計
3.1 結構組成
超聲流量計由流量計表體、超聲傳感器（又稱(chēng)超聲換能器或超聲探頭）及其安裝部件、信號處理單元（SPU）和流量計算機組成（圖2）。 
圖2 超聲流量計結構組成示意圖
SPU接收超聲傳感器信號，具有處理、顯示、輸出和記錄測量結果的功能，它由電源、微處理器（MarkIII板）、信號處理組件和超聲換能器激振電路等組成，現場(chǎng)的電信號處理和轉換部件安裝在轉換器內。
Daniel3400超聲流量計的換能器結構緊湊，插入表體淺，不易受污垢的影響，壽命較長(cháng)；頻率高，功耗低，低電壓工作，高效安全；可以在線(xiàn)更換，更換電纜不影響工作和精度。
流量計算機是用于流量計控制、顯示和存儲的專(zhuān)用計算機。FC具有對SPU進(jìn)行就地和遙控組態(tài)、監控流量計運行的功能，其上位機（工控機）用于顯示累積流量、平均流速、平均聲速、歷史曲線(xiàn)，以及檢測和控制支路閥門(mén)、超壓報警或完成站場(chǎng)其他管理和控制的任務(wù)。
流量計表體是兩端帶管法蘭的直管段，它和測量直管段是承壓部件，要求有一定的抗腐蝕能力，內徑與計量對象管道一致。Daniel3400超聲流量計的表體采用整體鑄造，以減少焊縫接口，削弱表體熱脹冷縮對計量的影響。
3.2 計量原理
中烏天然氣管道使用4聲道超聲流量計，測量原理為時(shí)間差法，以其中1個(gè)聲道為例闡述其計量原理。
流量計本體中安裝兩個(gè)能發(fā)送和接收超聲脈沖的傳感器，其安裝方式使得1個(gè)傳感器發(fā)出的超聲脈沖能夠被另1個(gè)傳感器接收，從而形成聲道。兩個(gè)傳感器輪流發(fā)射和接收脈沖，超聲脈沖相對于氣體以聲速傳播。沿聲道順流傳播的超聲脈沖的速度因被測氣體流速在聲道上的投影（方向相同）而有所增加，而沿聲道逆流傳播的超聲脈沖的速度因被測氣體流速在聲道上的投影（方向相反）而有所減少，因此得到了超聲脈沖在順流和逆流方向上的傳播時(shí)間差。高頻聲脈沖在氣體中順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差與氣體流速成正比，超聲流量計正是基于這一原理來(lái)測量氣體流量的，屬于速度式流量計（圖3）。 
圖3 超波流量計原理示意圖
在聲程內，超聲波沿順流方向和沿逆流方向的傳播時(shí)間分別為： 
沿聲程測得的被測氣體的平均流速為： 
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