羅海波　王利

摘 要：由于超聲波流量計具有抗干擾能力強、測量精度高、無壓損、量程比寬和維護量小等特點，所以，被廣泛應(yīng)用于貿(mào)易計量中。目前，國內(nèi)貿(mào)易計量所用的超聲波流量計基本都依賴進口，由于其備件采購周期較長，再加上廠家的技術(shù)壟斷，導(dǎo)致超聲波流量計在出現(xiàn)問題時不能及時得以解決。簡單介紹了丹尼爾超聲波流量計的相關(guān)概念、現(xiàn)場診斷、故障處理辦法和日常維護的注意要點。

關(guān)鍵詞：丹尼爾超聲波流量計；現(xiàn)場診斷；故障處理辦法；測量精度

中圖分類號：TH814+.92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.095

1 丹尼爾超聲波流量計相關(guān)概念

超聲波計量系統(tǒng)的任務(wù)是準(zhǔn)確測量經(jīng)過氣體輸送管道安裝的超聲波流量計的天然量，將經(jīng)過超聲波流量計的天然量轉(zhuǎn)換為某一指定狀態(tài)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）下的天然量，將經(jīng)過超聲波流量計在實際輸送狀況下的天然量轉(zhuǎn)換為該氣量燃燒后可以發(fā)出的熱量。這樣的測量精度偏低，對現(xiàn)場安裝條件的要求較高。

在西氣東輸天然氣輸送管線上，使用較多的貿(mào)易計量設(shè)備主要是愛默生公司的丹尼爾超聲波流量計。1986年，英國煤氣公司授權(quán)DANIEL公司作為唯一的開發(fā)商，進一步開發(fā)該類型流量計在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用；1993年，DANIEL公司采樣自動增益控制和數(shù)字信號處理技術(shù)改善了流量計的電子單元，提高了信號的保真度和流量計的精度；1994年，DANIEL引入防爆的MarkⅡ電子處理裝置；2005年，DANIEL將MarkⅡ升級為MarkⅢ電子處理裝置；2012年，DANIEL將MarkⅢ將升級為MarkⅣ。

2 丹尼爾超聲波流量計現(xiàn)場診斷

超聲波現(xiàn)場診斷的基本參數(shù)包括增益值、信號質(zhì)量、信噪比、流速剖面和聲速。在實時檢測、診斷5個參數(shù)的過程中，當(dāng)臟污物引起儀表顯示精度發(fā)生變化時，系統(tǒng)能自動識別。

2.1 增益值

增益值是指接收到的信號增強多少才能達(dá)到需要的振幅強度。如果信號強度衰減，則增益值增大。流量計自動獲取增益值時，根據(jù)被測介質(zhì)的情況自動增強信號強度至上限，增益值隨著壓力、氣體流速，探頭受臟污介質(zhì)影響的情況而變化。

2.2 信號質(zhì)量

超聲波流量計通常有100%的信號，當(dāng)處于流量計允許的最大流速時，信號質(zhì)量可能會小于100%；當(dāng)流速僅達(dá)最高流速的50%，信號未達(dá)100%時，要仔細(xì)檢查流量計。但是，小于100%的精度不意味著精度變差，而精度超過25%的，是可以接受的。

2.3 信噪比

信噪比是指接收到的信號和背景噪聲的數(shù)值比率。通常情況下，流量計正常工作時，信噪比較高，而丹尼爾超聲波流量計正常工作是的信噪比要大于1 000，低信噪比常常意味著控制閥噪聲的存在。當(dāng)信噪比小于250，會導(dǎo)致信號質(zhì)量小于100%；當(dāng)信噪比小于100時，流量計的精度會受到一定的影響。

2.4 流速剖面

流速剖面的顯示根據(jù)流量計聲道設(shè)計的不同而有所區(qū)別，剖面系數(shù)是判斷流量計受臟污影響的最佳指示器。對于丹尼爾3400型號的超聲波流量計，當(dāng)流速剖面系數(shù)大于1.22、漩渦角大于2°時，可以初步判斷流量計上游直管段存在臟污，需要清洗。

2.5 聲速

聲速計算能幫助辨別探頭上是否有異物。聲速受氣體組分、壓力和溫度的影響，當(dāng)某個聲道的聲音與流量計的平均聲速值超過0.35%時，該聲道會發(fā)生警告。

3 丹尼爾超聲波流量計故障處理辦法

3.1 某個聲道聲速發(fā)生報警

當(dāng)某個聲道的聲速與流量計的平均聲速差值超過0.35%時，該聲道會有黃色提示；當(dāng)差值超過“CRange”參數(shù)的設(shè)置值時，該聲道會有紅色報警。這時，檢查該聲道超聲換能器，并清洗或更換。

3.2 某個聲道增益過大而報警

產(chǎn)生這種情況的原因可能是，當(dāng)增益過大時，說明超聲換能器得到的信號過小。這時，檢查該聲道超聲換能器，并清洗或更換。

3.3 4個聲道增益同時出現(xiàn)過大報警

產(chǎn)生這種情況的原因可能是，臟污導(dǎo)致4個聲道的超聲換能器得到的信號過小，或者數(shù)據(jù)采集板存在一定的故障。這時，可以檢查該聲道超聲換能器，并清洗、更換該設(shè)備或更換數(shù)據(jù)采集板。

3.4 信號質(zhì)量出現(xiàn)報警

產(chǎn)生這種情況的原因可能是，在高流速狀態(tài)下，受到超聲噪聲干擾或流動條件變化，都會使信號質(zhì)量出現(xiàn)報警。鑒于此，可以減小流速，檢查產(chǎn)生超聲噪聲的原因，并排除故障，控制流動條件。

3.5 信噪比小于500

產(chǎn)生這種情況的原因可能是管線中超聲噪聲過大。這時，找到管線中產(chǎn)生超聲噪聲的原因，并排除。

3.6 剖面系數(shù)高出正常值

產(chǎn)生這種情況的原因是管線的流態(tài)不好。這時，可以檢查上游整流器部分是否被堵塞，也有可能出現(xiàn)了漩渦，要找出原因并排除。

3.7 AGC限值長時間低于40 000

AGC限值反映了背景超聲和電噪聲的量。在長時間的使用過程中，這些限值是穩(wěn)定不變的。AGC限值應(yīng)超過AGC-level3倍或更多。AGC限值正常值為65 025.處理這種情況的正確方法是檢查儀表的供電電源；檢查調(diào)節(jié)閥或調(diào)壓器所產(chǎn)生的超聲噪聲；檢查設(shè)備與電纜的屏蔽和接地狀態(tài)。

3.8 AGC-level值大于30 000

在此環(huán)節(jié)中，存在臟污、壓力過低、流速過高、噪聲等問題。鑒于此，應(yīng)調(diào)整工藝，消除使AGC-level升高的因素。處理這種情況的方法是提高管線壓力，降低流速，進行超聲換能器清洗工作，更換超聲換能器。

4 丹尼爾超聲波流量計日常維護

該流量計的日常維護工作主要包括以下幾點：①超聲波流量計應(yīng)該按照J(rèn)JG 1030的要求定期檢定。②超聲流量計在主要部件維修更換后，要重新進行流量計組態(tài)并下裝。同時，還應(yīng)核查聲速，確認(rèn)其偏差在規(guī)定范圍內(nèi)（±0.20%）方可投入使用，否則應(yīng)送檢定機構(gòu)重新檢定。③聲速核查適用的流速范圍宜在5～20 m/s，如果超出此范圍，則聲速核查僅作為參考。④每月對流量計進行聲速核查，可以通過核查結(jié)果及時發(fā)現(xiàn)流量計中存在的隱患。⑤當(dāng)流量計短期不運行且管道內(nèi)壓力低于1 MPa 時，流量計應(yīng)斷電，以延長數(shù)據(jù)采集板的使用壽命。

5 總結(jié)

在實際生產(chǎn)過程中，超聲波流量計會出現(xiàn)各種各樣的問題，工作人員主要要完成以下幾方面的工作：①結(jié)合實際情況，定期檢查設(shè)備的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)、消除故障；②儲備適量的備件，保存好各種組態(tài)文件，便于及時更換備件和下裝組態(tài)文件；③技術(shù)人員要不斷加強學(xué)習(xí)，提高自身的技能水平和解決問題的能力。 參考文獻(xiàn)

[1]全愷，蔣大旭.超聲流量計現(xiàn)場故障診斷及處理方法[J].計量與測試技術(shù)，2009，36（3）.

[2]溫懷海.超聲波流量計在大管徑天然氣計量中的應(yīng)用[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2003，14（6）.

〔編輯：白潔〕