超声波流量计在天然气流量计量上的应用

　　天然气计量是天然气开发与管理中的一项重要工作。近几年来,我们先后采用孔板差压流量计、涡街流量计、旋进旋涡流量计、腰轮流量计等,但由于管网中杂质的影响,造成这些流量计易堵,维修较困难,无法连续计量;孔板差压流量计受一次仪表和二次仪表精度的限制,以及人为因素的影响,导致其产量偏离真实值,且量程比较小。随着计量技术的发展,英斯卓美(Instromet)公司把人工智能技术引入到超声传感器中,并研制成功了高速数字处理电路,利用全新的数字超声技术取代了落后的模拟超声技术,实现了真正的高精度气体流量测量。

　　1　工作原理

　　英斯卓美超声气体流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的影响以测量体积流量的仪表。在流体管道中安装有两个能发送和接收超声脉冲的换能器,其安装方式使得一个换能器发出的超声脉冲能够被另一个换能器接收,这就形成了声道。两个换能器轮流发射和接收脉冲,超声脉冲相对气体是以声速传播。顺流时的超声脉冲传播得要快些,而逆流时超声脉冲传播得要慢些。其平均流速计算公式为:

　　式中　Vm为平均流速, m/s;L为声道长度, m;tD为顺流时的超声脉冲传播时间, s;tU为逆流时的超声脉冲传播时间, s;θ为表示被测介质流动方向的矢量与声道的夹角, (°)。

　　2　超声体积流量计的构成

　　英斯卓美超声体积流量计由Checksonic-s超声流量计主体、流量计算机MODEL793 - 4、Rose-mout3144、3051型温度、压力变送器等部分组成。

　　(1)超声流量计主体

　　超声流量计主体包括一根测量短管、一组(或多组)超声换能器、一个SPU (信号处理单元)、压力变送器。压力变送器和超声换能器安装在短管上,压力、温度变送器经温度转换器转换成两线制数字信号输出,并与换能器输出的信号分别接在信号处理单元(SPU)上,经处理后连接到流量计算机。

　　(2)智能式压力变送器

　　Rosemount3051智能式压力变送器是具有高精度、微电子处理技术的压力仪表系列,使用亚电硅传感器,能完成绝压测量,采用01地址编程,采用两线制, HART协议通信,量程比30∶1,具有模数和数模转换功能。可集成化接入该系统及远距离进行诊断,输出4~20mA电流。

　　(3)智能式温度变送器

　　Rosemount3144智能式温度变送器是具有高精度、微电子处理技术的温度仪表系列,是一个单传感器输入的温度变送器,采用目前最新的数字技术,确保最佳精度,采用02地址编程,采用两线制, HART协议通讯,具有模数和数模转换功能,可集成化接入该系统及远距离进行诊断,输出4~20mA电流。