超声波流量计操作手册

新版超声波流量计操作手册

一、超声波流量计工作原理

气体超声流量计采用绝对数字时间差法，是通过测量高频声脉冲在气体中顺流传播和逆流传播的时间差与气体流速成正比这一原理来测量气体流量的速度式流量计（原理见图1）。

图1 超声波流量计原理图

当管道中有气体流过时，传感器1和传感器2所发射的超声波脉冲分别被传感器2和传感器1接受，由于超声波脉冲在气流中传播速度受到气流的影响，导致超声波脉冲顺流传播的速度要比逆流时快，在超声波声道长度内，其顺流、逆流方向的传播时间分别为：

θcos v c L t s += θ

cos v c L t n

-= 沿声程测得的被测气体的平均流速：

???

? ??-=

n s t t L

v 11cos 2θ

ν表示被测气体的平均流速，这是沿声道长度上的平均的线性加权的气体流速，需进行

气体流速的修正，得出计算气体流量的方程式：

()

s n n

s n s

f t t t t L

K D t t L K D v K A q -???

??=

?

??? ??-?

??=??=θπθ

πcos 24

11cos 24

2

2

(1)

q f 工况体积流量，m 3/s ；

A管道流通面积，m2；

超声波顺流传播的时间，s；

t

s

超声波逆流传播的时间，s；

t

n

L超声波在传感器之间的声道长度，m；

D管道内径，m；

θ管轴线与传感器声道之间的夹角；

K速度分布剖面的修正系数；

利用流量计算机计算出的压缩因子和温度/压力变送器来的温压信号对气体超声波流量计来的流量信号进行体积修正，从而得到标况下的流量。

二、超声波流量计结构组成（见图2）

图2 超声波流量计结构组成图

气体超声流量计是由信号处理单元（SPU）、超声传感器构成。信号处理单元（SPU）接受超声传感器信号，具有处理、显示、输出和记录测量结果的能力，它由电源、微处理器、信号处理组件和超声换能器激振电路等组成，位于现场的电信号处理及转换部分安装在转换器内。

流量计算机用于流量计控制和显示，存储的专用计算机。流量计算机具有对信号处理单元进行就地和遥控组态和监控流量计运行的能力，其上位机（工控机）用于显示累积流量、平均流速、平均声速、历史曲线，以及检测和控制支路阀门，超压报警或完成站场其它管理和控制的任务。

流量计本体实际就是两端带管法兰的直管段，它与测量直管段是承压部件，要求有一定的抗腐蚀能力，其内径一致。

三、超声波流量计接线图

图： 一净超声S600接线

1.陕京1号S600

2. 靖西复线S600

3. 西气东输3号S600

4. 陕京1号S600 24伏电源线 5靖西复线S600 24伏电源线 6. 西气东输3号S600 24伏电源线 7. 陕京1号现场压变、温变与S600通讯线 8. 靖西复线现场压变、温变与S600通讯线 9. 西气东输3号现场压变、温变与S600通讯线 10. 陕京1号远传网线 11. 靖西复线远传网线 12. 西气东输3号远传网线 13. 陕京1号现场超声信号线 14. 靖西复线现场超声信号线 1

5. 西气东输3号现场超声信号线 1

6.现场变送器24伏电源正极接线端子 1

7. 现场变送器24伏电源负极接线端子 1

8. 现场变送器24伏总电源线 19～21现场仪表接线转换器 22～24.与自控系统的通讯线

四、超声波流量计的操作

1.超声流量计所对应的S600流量计算机的软件安装及S600内的config 文件下载 A. 超声流量计所对应的S600流量计算机的软件安装 a.双击config6001.4v 的安装软件，出现如下界面。

3 2

5

1

7

8 4 9 6 11 10

12

13

14

15

22

24

23

b.点击”next”图标

c.点击“next”图标，将config600软件安装到默认的目录中

B.S600内的config文件下载

a.点击“S600”文件夹中的“s600tfr.exe”,出现如下界面：

点击“network”,出现如下界面：

在“hostname”输入和流量计算机对应的IP地址.例如：流量计算机中设定的IP地址为：129.76.69.74,则在hostname中输入129.76.69.74

注意：在输入地址以后，要将局域网设置成与S600同段的网址。例如：流量计算机中设置的IP地址为：129.76.69.74,那么在笔记本电脑中的IP地址应设置为：129.76.69.0-255.

“74”除外。因为在同一网段中不允许有相同的IP地址存在。同时电脑中的子网掩码为电脑自动生成，通常为255.255.255.0

点击界面中的Receive键，出现如下界面：

点击NEW，弹出对话框，在对话框内输入要储存的文件名。点击”Receive Now”

键。出现进程图框，当达到100％的时候，表明文件已经下载完毕。

此时在”S600”的文件夹中找到”configs”文件夹,所下载的文件就储存在此文件夹中。

2.超声流量计及其配套流量计算机的启用

当超声波流量机和流量计算机到达现场之后，要按照如下步骤进行启用：

A.流量计和流量计算机的安装

B.流量计和流量计算机的接线。

a.流量计的接线：

流量计的接线主要有四根两对线，一对为24VDC电源接线，另一对为信号接线。

在MARKIII的电子处理单元中，打开后盖，可以看到如图界面：

将通讯线（两根）接到通讯口A的“1”和“2”端子上，同时将“1”和“4”，“2”和“5”短接

电源的接线端子模块如图所示：

“1”为24VDC的正极，“2”为24VDC的负极。

b.流量计算机的接线

流量计算机的信号接入通常有如下几种：

1）温度信号（4－20Ma模拟信号）

温度信号的输入要看在S600的应用软件中将其设置到那个模拟通道。具体方法如下：将S600的应用软件从流量计算机中下载下来（具体步骤参考1－B）

在“S600”文件夹中点击PCSETUP，出现如下界面：

选择第二个图标：”open an exiting configuration”出现如下界面：

选择刚刚下载的应用文件，例如”jingbian-1”

出现如下界面：

用户名及密码均为：daniel,按”ok”.

选择“I/O Setup”

出现如下界面：

选择Analog Input,出现如下界面：

在界面的右方可以看到：

ADC 01 TEMP代表流量计算机的1号模拟通道为温度，其具体接线端子请参考流量计算机的

说明书。

2）压力信号（4－20Ma模拟信号）

同上，可以看到ADC 02 PRESS代表流量计算机的2号模拟通道为压力，其具体接线端子请

参考流量计算机的说明书。

3）超声波流量计的通讯信号（数字信号）

超声波流量计的通讯信号从现场过来是两根线，走的是RS485通讯（modbus ASCII协议）

首先要确定在流量计算机中将流量计的通讯口设置在那个通讯端口上，具体操作如下：

a.在S600面板上主菜单下按“6“－TECH/ENGINEER

b.再按“6“－COMMUNICATIONS

c.然后按“3“－ASSIGNMENT

d.选择ULTRASONIC LINK,可以看到超声波流量计的通讯口设置在那个端口。

。

注意：关于S600流量计算机的通讯口是如何定义的，请参考《S600流量计算机中文操作手册》

“3“”4“通讯口为RS232通讯端口，其端口形式为RJ45

”5“”6“”7“为RS485通讯端口，其端口形式为接线端子排的形式.其名称为TB-2，具体接线设置如下：

例如：超声波流量计的通讯口设置为“5“，

其具体接线的时候，超声波的通讯线“＋“接到流量计算机的TB-2端子排上的”1“，并与”3“短接，超声波的通讯线“－“接到流量计算机的TB-2端子排上的”2“，并与”4“短接，

4）与DCS的通讯信号（数字信号）

同上，在S600的面板上查找到SCADA LINK所对应的通讯口，并将通讯线接到相应的通讯

口上。

3.超声流量计系统的停用

当超声波流量计系统准备停用的时候，应遵循下列步骤：

A.给超声波流量计断电。

B.在S600流量计算机上观看流量是否为零。

C．如果流量计算机的流量为零的化，将其断电。

D.如果仍有流量，说明超声波流量计的电源尚未断开，或者停错电源，应查找相应的电源将其断开。

4.CUI软件的操作

CUI软件的操作应分为两步：

1）用笔记本电脑使用CUI程序与超声波流量计进行通讯。

a.通讯线的连接

将RS232通讯线一端的3根线连接到超声波流量计的通讯端口2上，具体接线图如下： RS232通讯线的”2””3””5”分别接到流量计的J7端子上的“1“”2“”3“。

将通讯线的另一端－RS232的插口插到电脑上。

b.使用CUI软件与流量计进行通讯。打开CUI软件后，选择”Direct”(直连)的连接方式。

这样就可以使用CUI软件对超声波流量计进行检查了。

2)通过CUI软件对流量计进行操作

当使用CUI软件与流量计通讯上之后，默认操作界面为“Monitor”也就是显示界面。

在此界面可以看到超声波流量计的各个通道的基本情况。

Meter output:指流量计测量出来的工况流量的大小

Chord velocities:指各个声道所测量出来的介质流速

Chord SOS:指各个声道的声速大小

Chord Gains:指各个声道的增益，所谓增信号益就是指流量计给探头所供应的驱动能量的大小。

如果某声道探头脏了，那么探头的能量就会被大大削弱，此时流量计可以通

过探头的反馈信号得知能量损耗较大，结果就会增加此声道的增益，从而增

加能量，能够克服由于探头脏污而导致的能量损失。

Signal to noise ratios:信噪比，指的是超声波流量计的信号和噪声的比值，信噪比越大，则说明超声波流量计的工作情况越好。

Alarms:声道报警，当探头工作不正常，或者探头不能正常被处理的时候，就会出现某个声道的报警，此时声道的状态指示为红色。

2.通常在CUI中需要将流量计的维护报告下载到笔记本电脑中，具体步骤如下：

在主菜单中点击logs&reports,在弹出的下拉菜单中选择Maintenance log/reports.

Type in the duration for the test(5 minutes is usually ok) and type in a comment: 输入测试的周期（通常5分钟就可以壳），同时输入一个报告的注释。

The best functionality is found when the log is saved in Microsoft excel format: 此软件的一个非常好的功能就是可以把测试的结果以微软的Excel格式储存起来。

Press start, and go grab coffee!

点击start键，然后可以喝杯咖啡休息一下！

此时流量计开始记录当前的所有流量参数。当记录停止之后，CUI会自动生成一个excel 文

件。里面储存了超声波流量计的状态参数，设置参数等。如下表：

viewer”

此时可以观看某个声道的状态：

如果声道的状态非常不好,则表示干扰非常大，或者探头脏污，需要清洗。

五、维护

没有内容

六、常见故障处理.

1.超声波流量计不能工作。

未供电检查电源

保险丝断更换保险

CPU板坏更换CPU板

2.超声波有供电但无任何反应。

S600面板上的灯是否正常灯收发不稳有可能是S600的问题

发灯闪收灯灭检查收灯的接线

流量波动过大，忽高忽低有可能是放大器的问题

3.上位机无法读到流量计算机的数据。

接线是否有问题

设备负荷过大

通讯口的设置 1波特率2奇偶位校验3停止位4地址

数据类型对不对

4.信号传送问题

信号没进来通道损坏

进来后信号不对应检查量程设置（压力、温度）

七、附表

（一）S600操作

1、流量计算机的主菜单显示内容如下：

1*FLOW RATES （瞬时流量）2*TOTALS（累积量）

3*OPERATOR（操作人员界面） 4*PLANT I/O（设备 I/O）

5*SYSTEM SETTING（系统设置） 6*TECH/ENGINEER（技术/工程人员界面）

8*CACULATIONS（计算）

2、流量计算机操作子菜单说明如下：（1）*FLOW RATES（瞬时流量）

（2）*TOTALS（累积量）

（3）*OPERATOR（操作人员界面）

（4）*PLANT I/O（设备 I/O）

（5）*SYSTEM SETTING（系统设置）