丹尼尔气体超声波流量计简介PPT课件.ppt

丹尼尔气体超声波流量计简介 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MarkII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 在高含硫 带有凝析液天然气中使用超声波流量计与孔板流量计的比较 精度高级超声波流量计精度 优于0 5 并可免实流标定普通超声波流量计 1 与孔板和涡轮流量计相比 精度不易受气质和分层的影响孔板流量计在内部肮脏的情况下 计量数据会呈负偏差 DANIEL超声波流量计即使在表体内部有大量污垢的情况下 仍能保持高精度 高含硫气体对仪表的寿命影响硫化氢腐蚀孔板表面 造成金属件疲劳 缩短寿命 具严重的安全隐患 超声波内部没有可动部件 经过特殊处理的内表面 可以耐受H2S的侵蚀 可延长维护保养的时间间隔 无插入管道内部的部件 即使管道中有残渣也不会损坏仪表的任何组件 在高含硫天然气中使用超声波流量计与孔板流量计的比较 较低的运行成本不影响流体的正常流动无节流件 压损小不用加压低安装成本高容量高量程比 可达100 1 降低了对上下游直管段的要求 在高含硫天然气中使用超声波流量计与孔板流量计的比较 DANIEL高级超声波气体流量计 高精度 精度优于 0 5 重复性优于 0 2 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 特点及技术规范 DANIEL高级超声波流量计 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4 5bar常见流量计的直径 100mm 600mm 6 36 最高压力可达ANSI 2500 约42MPa 特点和技术规范 高级超声波气体流量计 长输管线集气系统海洋天然气压气站气体处理工厂高压管线输配管网 应用场合 普通气体超声波流量计 单声道或双声道短管安装主要用于非贸易交接较高级超声波流量计更经济新安装现场尤其适用适用于原料天然气的计量 普通气体超声波流量计 精度可达 1 常见尺寸 100mm 600mm 4 24 压力可达ANSI 2500推荐流速 最大100英尺 秒 30m s 最小3英尺 秒 0 9m s 可延伸至 1英尺 秒 0 3m s 特点和技术参数 普通气体超声波流量计 非贸易交接的场合比对储气罐的测量海洋天然气的计量原料天然气的测量 应用场合 超声波流量计的基本原理 超声波流量计探头 时间直通式原理的技术特点 DANIEL超声波流量计是时间直通式超声流量计声波由一个探头发射另一个接收 不经管壁反射声波由上游向下游传输的时间 由于声波被气流推动 小于声波由下游向上游传输的时间 声波被气流反向阻挡 这两个时间之差与气流的速度存在某种对于关系从上下游测得的传输时间可以计算出气流的平均速度和声波的速度 脉冲发生器 接收单元 检测单元 时钟 本安型传感器信号检测回路 100MHz晶振 120kHz超声波信号 大大给予调节阀的干扰频率60kHz 时间直通式测量原理 传输时间 004 L Flow X D 传输时间 007 003 超声波流量计 任意一对传感器 t1 L c v x L t2 L c v x L L Flow X D 高级超声波流量计流量方程 流量从上述方程中求出 v L 2x t1 t2 t 1 t 2 c L 2 t 1 t 2 t 1 t 2 v 流体速度 c 声速 t 1 上游传输时间 t 2 下游传输时间 2 流量方程 多通道即多路流速测量 多通道流量计 A B C D V avg S W n V n n 1 4 V n L t 1 t 2 2x t 1 t 2 2 超声波流量计的计算 权重因子仅取决于探头的几何分布情况 W a 0 1382 W b 0 3618 W c 0 3618 W d 0 1382 多通道流量计 A B C D 几何权重因子 流量与流体的流速和截面积有关 流量 流速 截面积 流速测量 Tup L c v x L Tdn L c v x L Flow X D L 2 L 2 普通型超声波流量计流量方程 单通道流量计 普通超声波流量计的计算 对单通道和双通道流量计来说 CF 矫正系数WR 管壁粗糙度Re 雷诺数 流态剖面流态矫正 如何确保超声波流量计的精度 精确的几何加工尺寸和精密的传感器定位仪表的整体化技术贯穿于设计的全部过程中 整体铸造钢制表体 减少焊缝接口 有效减少表体热胀冷缩对计量的影响时间直通式测量原理本身具有较高的精准度 不受表体内部光滑程度或污垢的影响 对流体剖面特性及流场 流态的检测 并采用精确的数学模型进行补偿 时间直通式测量原理的精确性 电子时钟的稳定性连续测量与流体状态相关的声波脉冲对电子元件和传感器引起的信号滞后给予恰当的补偿 DanielUltrasonicSlide28 N 5 N 7 N 9 N 11 N 15 Gasvelocityisafunction ofpositioninpipe V r V o 1 r r o 1 n 对不同流态的气体进行动态补偿 DanielUltrasonicSlide29 将流速简化为三个区域 ProfileandAreaRepresentation DanielUltrasonicSlide30 每个声道所代表的流速与平均流速的对应关系 IndividualPathVelocityis AverageforthatPath DanielUltrasonicSlide31 通过圆心的声道对流态的曲解 不同流体形态 测得速度却是相同的 测得的速度夸大了气体流动的平均速度 由于角度造成的错误 DanielUltrasonicSlide32 平行的四声道测量流速 每个声道不通过圆心 减少对流态的夸大 平行的四个声道互相补偿 有效测量流速 四通道流量计 气体高级超声波流量计 多通道流量计算 流量计算的步骤测量每个通道的声波传输时间计算每个通道的速度计算平均速度流速乘以截面积 流量计算准确的关键问题 流量流速测量的结果对表体几何尺寸的要求有关流体的全部计算结果取决于对声波传输时间的测量传输时间的测量取决电子器件的性能有效消除旋涡和不对称流的影响 2020 1 7 36 丹尼尔超声波流量计的核心技术特点 DanielUltrasonicSlide38 核心技术1 T Slot型超声波探头 T SLOT探头的特点 1 高频率 低功耗 低电压工作 高效 安全2 灵敏度高3 可以在线带压更换 更换电缆不影响工作及精度4 适用广泛5 结构紧凑 插入表体浅 不易受污垢影响 寿命长 DanielUltrasonicSlide40 可以使用以下工具在线带压拆卸并更换超声波探头 核心技术2 MarkII电子数据处理单元 MarkII电子单元的计算功能 计算工况流量可以直接接入温度和压力信号 进行温压补偿运算 即不使用流量计算机获得标况流量按AGA8号报告计算压缩因子能粗略计算出压缩因子雷诺数的计算常用来矫正流态剖面对流量测量的影响流态的矫正常用在单通道或双通道流量计中 电子数据单元的独到设计 通用性强 MarkII电子单元适用于DANIEL各种超声波流量计 更换各种原件不影响计量精度 实时监控所有参数实时检测所有通道的通讯实时计算各通道的流速对旋涡和不同流态进行动态补偿UL及其它安全方面的认证先进的噪声处理技术 先进的数字滤波电路配合120KHZ的探头频率有效提高信噪比 AGC自动增益值监控和报警 MarkII电子单元的独特设计 独有的数据储存功能 存储过去35天的计量操作数据 包括2400次事件和3640报警的记录 在紧急情况下 可以不依赖流量计算机恢复所有组态参数 强大的通讯功能 2个ModbusRS 232 485multi drop通讯口 4个频率输出 温度和压力模拟量输入输出 按照AGA8报告要求计算气体压缩因子双向计量时无需调整流量系数适合于危险区域分类一级 一区 C和D组的场合 电子单元的独特设计 RTU或ASCII协议 可依用户具体要求组态可以根据温度压力自动补偿表体内径的热胀冷缩变化可以根据噪声源调节数字滤波电路的设置 以期达到最佳信噪比通用型设计 运用通行的工业标准便于使用电脑直接组态 适用与DANIEL各种超声波流量计 减少备品备件的需要对于配套使用的专用电缆没有长度限制 更换电缆对计量精度没有影响 电子单元使用的故障诊断信息 声速 SOS 的测量气体信号AGC增益值超声波噪声检测信号的品质信号的遗失比率 数据分配 统计结果 DanielUltrasonicSlide47 由于DANIEL超声波流量计的声道替代技术 假设一对探头失灵 或在维护时拆卸一对探头 对精度的影响仍然有限 1 根据美国西南研究院1998年实验 拆卸一对探头后 丹尼尔超声波流量计的精度误差增加了0 2 2 在该对比实验中 拆卸另一品牌的流量计的测速探头后 该流量计的误差增加0 2 如果拆卸补偿探头 误差增加到3 4 参见SWRIT Grimely1998CGA年会论文 核心技术3 DANIEL独特的声道替代技术 核心技术4 DUI管理监控软件 基于视窗平台开发的应用软件直接与超声波流量计电子单元连接对流量计进行组态和标定与电子单元的实时通讯直观显示超声波及噪声形态 动态数据采集 处理和分析直接联线故障诊断或通过调制解调器远程诊断MODBUS通讯 DanielUltrasonicSlide49 DUI软件的监控视窗 DanielUltrasonicSlide50 自定义数据表格 DanielUltrasonicSlide51 信号及噪声图谱 DanielUltrasonicSlide52 多级密码管理 完成标方流量测量所需的其他数据 温度压力天然气组份 密度 由此可以推算出气体的压缩因子及热值 DanielUltrasonicSlide54 配套设备 流量计算机 按照AGA9 AGA8的要求 从工况流量 温度压力数据和色谱分析仪测得的天然气组分 密度可以计算出标况流量 根据标方流量数据和天然气的热值分析结果可以计量热值流量 当多个气源供气时 可以进行热值调配 与色谱分析仪配合使用 不间断的将超声波流量计测得的声速与声速在天然气中的理论值进行比较 可以在线连续监控或标定超声波流量计的计量精度存储数据 多级管理 诊断和日常控制功能 DanielUltrasonicSlide55 RS485或脉冲接收工况流量 RS232 RS485色谱的分析数据 温度 压力数据 标况流量 总能量 天然气组分及管理所需的信息 与上位机数字通信 包括所有诊断和报警信息 计量系统略图 0 5 10 15 20 25 30 35 参考流量 千千克 小时 0 0 5 1 1 5 2 0 5 1 1 5 2 差值 标定 Westerbork试验室 代号97 460335 30英寸高级超声波流量计的标定结果 DanielUltrasonicSlide57 美国西南研究院对高级超声波流量计的测试结果1 PassesAGA9 FailsAGA9 DANIEL超声波流量计测试结果 DanielUltrasonicSlide58 PassesAGA9 FailsAGA9 美国西南研究院对高级超声波流量计的测试结果2 另一品牌的超声波流量计测试结果 DANIEL流量计产品的影响和生产 服务能力 完备的生产能力 所有部分全部有丹尼尔工厂自己生产没有其它下属的组装和加工厂可提供全部的检测手段检测管道和控制阀门电子自控装置测量装置 技术上独树一帜 高级超声波流量计的专利设计设计检测多达15年流体剖面特性的自动修正流体非线性的自动补偿探头的本安设计适用于工业场合使用的Modbus协议计算及数据处理方法对用户公开 优质的售后服务和技术支持体系 全球超过700家分支机构和维修中心 在上海浦东有超级服务中心 包括五位专职服务和技术支持人员队伍 备品备件仓库 培训教室处理一切DANIEL产品的售后服务工作中国用户可以从北京 上海 DANIEL亚太区新加坡总部和美国休斯顿工厂进行各个层次的培训技术支持国内有800免费技术服务热线 24小全天进行技术支持 DanielUltrasonicSlide63 休斯敦工厂的标定实验中心 DanielUltrasonicSlide64 科罗拉多工程实验站的标定装置 DanielUltrasonicSlide65 CEESI选用DANIEL流量计作为标准和比对表 DanielUltrasonicSlide66 DANIEL气体超声波流量计的部分用户 AlliancePipelineANRPipelineCONOCOConsolidatedNaturalGasDukeEnergyGulfResourcesKochGatewayPipelineMaritime NortheasternPipelineTransCanadaTransmissionTransQuebecMaritimeVectorPipeline DanielUltrasonicSlide67 运用DANIEL超声波流量计的实例