隨著國(guó)際及我國(guó)天然氣工業(yè)的快速發(fā)展，氣體超聲流量計(jì)在高壓、大口徑天然氣流量計(jì)量中得已廣泛運(yùn)用，已成為主流流量計(jì)。本文以daniel四聲道超聲波流量計(jì)為例，介紹了超聲波流量計(jì)工作原理、現(xiàn)場(chǎng)診斷及故障處理的經(jīng)驗(yàn)。

1 超聲波流量計(jì)工作原理

在管壁兩邊安裝一對(duì)斜角為θ的超聲換能器，兩個(gè)換能器同時(shí)或定時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)射和接收對(duì)方的超聲信號(hào)。

2.daniel超聲波流量計(jì)診斷參數(shù)

Daniel超聲波流量計(jì)使用MeterLink診斷軟件進(jìn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、故障診斷，實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置的上傳、修改和下載。為保證計(jì)量系統(tǒng)正常準(zhǔn)確運(yùn)行，計(jì)量工程師應(yīng)定期使用診斷軟件對(duì)超聲流量計(jì)進(jìn)行診斷，見圖1。

2.1 聲速

聲速是超聲波流量計(jì)測(cè)量出的換能器發(fā)出超聲波在被測(cè)物質(zhì)中的傳播速度。當(dāng)某個(gè)聲道的聲速與平均聲速的差值超過0.35%時(shí)，出現(xiàn)黃色報(bào)警；超過組態(tài)中設(shè)定的報(bào)警值CRange時(shí)，出現(xiàn)紅色報(bào)警。四個(gè)聲道的聲速應(yīng)該基本相等，如果出現(xiàn)某個(gè)聲道聲速偏差較大則該對(duì)換能器可能存在故障。

2.2平均增益

增益指為了使換能器接受信號(hào)達(dá)到需要的振幅強(qiáng)度，需要對(duì)其增強(qiáng)多少。流量計(jì)會(huì)自動(dòng)調(diào)整增益值，以增加信號(hào)的強(qiáng)度。影響的增益的主要因素有壓力、氣體流速、臟污介質(zhì)等。通常增益隨氣體流速的增加而增加，隨臟污介質(zhì)的情況而增加。

2.3 信號(hào)質(zhì)量

信號(hào)質(zhì)量是指每次批次收發(fā)信號(hào)結(jié)束后，聲道有效計(jì)時(shí)次數(shù)在總次數(shù)中所占的比例。在高流速狀態(tài)下、受到超聲噪音干擾或流態(tài)變化時(shí)，信號(hào)質(zhì)量可能低于100%，但如果在最高流量的50%時(shí)信號(hào)質(zhì)量未達(dá)到100%，應(yīng)對(duì)儀表進(jìn)行檢查。

2.4 信噪比

信噪比是接受到的信號(hào)和背景噪聲的數(shù)值比率，流量計(jì)正常工作時(shí)具有較高的信噪比，典型的Daniel超聲波流量計(jì)的工作時(shí)大于1000，低信噪比意味著可能存在控制閥噪聲，也有可能是超聲波換能器臟污需要清洗等情況。

2.5 剖面系數(shù)

剖面系數(shù)是靠近圓心的兩個(gè)聲道流速除以外側(cè)兩個(gè)伸到流速后的比率，由于外側(cè)的聲道流速較低（靠近管壁的摩擦），靠近圓心的聲道流速較高，因此一般情況下剖面系數(shù)大于1。理想的剖面系數(shù)為1.17。如果剖面系數(shù)超出1.17±0.05則需要調(diào)查，可能是漩渦或上游整流器部分阻塞。

3.故障處理案例

案例一：某輸氣站場(chǎng)超聲波流量計(jì)D聲道換能器致命報(bào)警，對(duì)超聲波流量計(jì)進(jìn)行診斷，診斷結(jié)果。聲速差別較大，判斷換能器故障或有污物。拆卸并檢查超聲波換能器，發(fā)現(xiàn)換能器臟污，見圖2，對(duì)換能器進(jìn)行清理后報(bào)警消除，流量計(jì)恢復(fù)正常。分析原因?yàn)椋河?jì)量進(jìn)口球閥維護(hù)時(shí)注脂過多，供氣時(shí)潤(rùn)滑脂被沖到換能器上，導(dǎo)致?lián)Q能器臟污，造成報(bào)警。

案例二：某輸氣站在用超聲波流量計(jì)瞬時(shí)流量變?yōu)?/span>0，立即切換到備用計(jì)量支路。對(duì)故障流量計(jì)診斷，發(fā)現(xiàn)除增益值正常外，其它全無數(shù)據(jù)顯示。通過診斷判斷是超聲波的前置放大板發(fā)生問題，導(dǎo)致?lián)Q能器信號(hào)丟失，更換前置放大板，流量計(jì)恢復(fù)正常。

4 .結(jié)束語(yǔ)

隨著超聲波流量計(jì)在天然氣計(jì)量中廣泛應(yīng)用，流量計(jì)的診斷、設(shè)備維護(hù)日趨完善，故障處理更加及時(shí)有效。超聲波流量計(jì)運(yùn)行中故障主要集中在超聲波流量計(jì)換能器、放大版、等部件，計(jì)量工程師應(yīng)定期進(jìn)行診斷，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并處理，提高計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。