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

1 超聲波流量計工作原理

在管壁兩邊安裝一對斜角為θ的超聲換能器，兩個換能器同時或定時向?qū)Ψ桨l(fā)射和接收對方的超聲信號。

2.daniel超聲波流量計診斷參數(shù)

Daniel超聲波流量計使用MeterLink診斷軟件進行狀態(tài)進行監(jiān)測、故障診斷，實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置的上傳、修改和下載。為保證計量系統(tǒng)正常準確運行，計量工程師應(yīng)定期使用診斷軟件對超聲流量計進行診斷，見圖1。

2.1 聲速

聲速是超聲波流量計測量出的換能器發(fā)出超聲波在被測物質(zhì)中的傳播速度。當某個聲道的聲速與平均聲速的差值超過0.35%時，出現(xiàn)黃色報警；超過組態(tài)中設(shè)定的報警值CRange時，出現(xiàn)紅色報警。四個聲道的聲速應(yīng)該基本相等，如果出現(xiàn)某個聲道聲速偏差較大則該對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達到需要的振幅強度，需要對其增強多少。流量計會自動調(diào)整增益值，以增加信號的強度。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 信號質(zhì)量

信號質(zhì)量是指每次批次收發(fā)信號結(jié)束后，聲道有效計時次數(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，信號質(zhì)量可能低于100%，但如果在最高流量的50%時信號質(zhì)量未達到100%，應(yīng)對儀表進行檢查。

2.4 信噪比

信噪比是接受到的信號和背景噪聲的數(shù)值比率，流量計正常工作時具有較高的信噪比，典型的Daniel超聲波流量計的工作時大于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)是靠近圓心的兩個聲道流速除以外側(cè)兩個伸到流速后的比率，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：某輸氣站場超聲波流量計D聲道換能器致命報警，對超聲波流量計進行診斷，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，對換能器進行清理后報警消除，流量計恢復(fù)正常。分析原因為：計量進口球閥維護時注脂過多，供氣時潤滑脂被沖到換能器上，導(dǎo)致?lián)Q能器臟污，造成報警。

案例二：某輸氣站在用超聲波流量計瞬時流量變?yōu)?/span>0，立即切換到備用計量支路。對故障流量計診斷，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能器信號丟失，更換前置放大板，流量計恢復(fù)正常。

4 .結(jié)束語

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