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天然气计量技术讲座  丹尼尔超声波流量计的发展历史 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 1986: 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 1989: 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 1993: 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 1994: DANIEL引入防爆的Mark II电子处理装置 丹尼尔超声波流量计的发展历史 1998: 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 2000: 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。 2001：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。 丹尼尔气体超声波流量计 特点及技术规范 高精度：精度 +/-0.1%(经过时流标定） 专用于贸易交接 多通道可检测流体的多个剖面 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 精确的设计和在加工制造过程中的质量控制声速,温度,气体运行状况的测量是相对独立的 特别适用于高压气体,一般最低工作压力为6～7 bar 常见流量计的直径, 100mm - 900mm (4”-36”) 最高压力可达ANSI #2500(约42MPa) 超声流量计测量原理 气体超声波流量计是利用超声脉冲在气流中传播的速度与气流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。气流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气体流速的大小。利用如下公式，即可通过时间的检测得到气流的流速： 气体超声流量测量的简化几何关系 超声流量计测量原理 超声流量计测量原理 式中： tD——顺流传播时间，s； tU——逆流传播时间，s； L——声道长度，m； C—— 声速，m/s； v—— 气体沿气流方向平均流速，m/s； ?—— 超声波脉冲的倾斜角，rad； 气体在流动工作状态条件下单位时间的体积流量qv为： qv= A? V 式中：A—为管道内截面积。 当管道内流体属于对称分布，无旋涡存在时，流体动力系数k值与管道中气体流动工作状态条件下的雷诺数有关。 由上述推导可看出，流量的准确计算是由通过时间的准确测量来保证的。只要精确测量出时间就可以保证测量精度。超声流量计由于采用了高速数字处理电路技术，从而能检测出微秒级的微小时间差，计时精度达到毫微秒级，因而使测量的分辨率可达1mm/s，并且无示值漂移，重复性非常高。从上式也可看出，体积流量的测量准确度决定于三方面：时间差，结构参数L、A、等的测量误差和仪表动力系数k的准确度。式中： tD——顺流传播时间，s； 超声流量计测量原理 tD——顺流传播时间，s； tU——逆流传播时间，s； L——声道长度，m； C—— 声速，m/s； v—— 气体沿气流方向平均流速，m/s； ?—— 超声波脉冲的倾斜角，rad； 气体在流动工作状态条件下单位时间的体积流量qv为： qv= A? V 式中：A—为管道内截面积。 当管道内流体属于对称分布，无旋涡存在时，流体动力系数k值与管道中气体流动工作状态条件下的雷诺数有关。 由上述推导可看出，流量的准确计算是由通过时间的准确测量来保证的。只要精确测量出时间就可以保证测量精度。超声流量计由于采用了高速数字处理电路技术，从而能检测出微秒级的微小时间差，计时精度达到毫微秒级，因而使测量的分辨率可达1mm/s，并且无示值漂移，重复性非常高。从上式也可看出，体积流量的测量准确度决定于三方面：时间差，结构参数L、A、等的测量误差和仪表动力系数k的准确度。 超声流量计的结构 气体超声流量计的结构主要取决于以下几个方面： （1）声波探头的设置方式。外置式或内置接触式，气体超声流量计一般采用将接收和发射换能器插入管内至内壁边缘。 （2）声波的接收方式。 ① 直射式：直接接收发射探头的声波 ② 反射式：接收经管壁反射以后的声波。即接收换能器不是直接接收发射换能器发出的声波，而是接收经管壁一次反射或再次反射回的声波。 （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