SICK超声波流量计技术特点

SICK|MAIHAK 超声波流量计的技术特点
1.1采用当今世界最先进的超声传感器：
SICK|MAIHAK 是总部设在德国的跨国仪表集团，是全球领先的传感器和分析仪器系统制造商，是工业自动化领域的技术及市场先导者之一，研制并生产超声传感器已有20多年历史，其 FLOWSIC600气体超声流量计配置的超声波传感器为平行对射式四声道布置，全金属钛合金设计不使用任何匹配层，传感器工作频率为200kHz ，能在压力0.0至45MPa ，介质温度-40至180℃，气体流速从0.3m/s 至65m/s （DN80）保证0.5%计量精度，超越目前世界上其他生产厂家气体超声流量计无法达到的技术指标（见图1，图
2）。

图1：FLOWSIC600超声流量计 图2：FLOWSIC600内部结构 与其他传感器比较 与其他传感器截面比较 FLOWSIC600超声流量计传感器采用当今世界最先进的技术，材质为全金属钛合金，具有远高于树脂或普通钢的信号接收性能，抵抗高速气流冲击和防腐蚀的能力。

特别是对于CO 2含量高于3%时遇水产生的碳酸，比其他传感器表面材料具有高出多倍的抗腐蚀能力。

（图3：被高速气流冲蚀的其他传感器表面）
图3：被高速气流冲蚀的其他传感器表面图
图4：全金属钛合金不含匹配层传感器
1.2 四声道配置是对贸易计量的有效保证
Flowsic600采用同一平面内的四声道配置，可以在最大限度内保证贸易计量精度和稳定性。

Flowsic600每个声道都以不同的权重参与流量检测计算，在一个声道发生故障时，超声流量计自动进行20000个检测测量，根据检测数据自动调整并重新分配其它声道的权重，偏差不大于0.3%，并保证计量精度（见PTB检测报告第1、9页）。

1.3 国际权威机构测试报告表明平行声道布置能有效补偿涡流对精度的影响
早期应用的气体超声流量计传感器因体积过于庞大，即使在较大的口径测量管上也不能实现在同一平面内布置平行四声道，只能在计量管路的二个交叉截面内布置四个声道。

如图4：“涡流对交叉式声道布置的计量精度影响”所示，因涡流对两个相同权重的交叉声道流速信号同时产生加速（或减速）作用，涡流对计量精度的影响明显扩大了，这也是为什么交叉式声道布置的超声流量计需要20D（或15D加整流器）前直管段来降低涡流对计量
精度影响的根本原因。

图5：涡流对交叉式声道布置的计量精度影响
SICK|MAIHAK不采用反射声道布置的理由如下：
•当今电子石英技术的发展，可高精度测量时间，不需要扩展声道长度；•扩展声道长度在总不确定的贡献小于10%，在大口径时就更小；
•由于管壁脏污或粗糙程度而使反射式声道产生了附加不确定度的特征；•反射式声道浪费了声能（75％），降低了信躁比和增加系统不稳定性。

FLOWSIC600超声传感器高度集成化，最小的超声传感器直径仅为8mm，能够在DN80表体上的同一个截面内平行布置四条对射声道（如图6：FLOWSIC600超声流量计探头与声道布置）。

图6：FLOWSIC600超声流量计探头与声道布置
如图7：“平行声道对涡流影响的补偿”所示，同一平面四平行声道布置，涡流对同一权重两个声道的流速信号在其中一侧产生加速作用，另一侧产生减速作用，其结果是抵消了涡流对计量精度的影响。

图7：平行声道对涡流影响的补偿
国际权威机构的测试报告表明，平行声道布置对涡流影响进行了有效的补偿尤其是在小流量段有杰出的表现。

在德国Pigsar，美国西南研究院及中国华阳标定中心进行的测试表明，FLOWSIC600四声道气体超声流量计在小流量段（0.3~3m/s），常压下（0.0Mpa）的计量精度仍可保持在0.5%范围内（如图8：德国Pigsar 常压下空气标定曲线PTB检测报告第6页、美国西南研究院小流量测试曲线，中国华阳标定曲线）。

图8-1：德国Pigsar常压下空气标定曲线
图8-2：美国西南研究院小流量测试曲线
图8-3：中国华阳标定中心测试曲线
1.4 现场显示并保存流量数据：
SICK|MAIHAK FLOWSIC600气体超声流量计标准配置现场显示表头，通过使用磁力笔，可现场设置调整参数，同时可显示瞬时流量，累计流量，声速，流速，流向状态等信息（如图9：FLOWSIC600表头），并且自带锂电池或配备太阳能电池，以保证计量系统运行初期及流量计算机断电或发生故障时，保存工况流量数据不丢失，避免用户的贸易计量损失，减少贸易纠纷。

图9：FLOWSIC600表头
1.5 用全隐蔽式传感器设计：
SICK|MAIHAK FLOWSIC600采用全隐蔽式传感器设计，完全避免了紫外线、电磁波等对计量信号等的干扰，同时也避免了在维修和运营过程中对传感器及信号线缆造成的意外损伤（如图10：FLOWSIC600对传感器线缆的保护）。

图10：FLOWSIC600对传感器线缆的保护
1.6 更换传感器后，流量计不需要重新标定
FLOWSIC600 型超声流量计更换传感器后，不需要重新标定。

因为超声传感器为批量生产，在应用前必须经过严格的检测，每个超声传感器参数都有微小差异。

为保证计量精度，需选取同批次参数相近的传感器成对更换（见PTB检测报告第1页）。

1.7 远程诊断功能
SICK|MAIHAK公司的气体超声流量计流量测量系统具有非常强的远程诊断功能，可以实现远程监控、远程诊断、完全数字化的系统，为整个计量管理的发展，提供有力的技术支持和售后服务保证。

如果各声道间声速差小于0.1%，则认为流量计处于良好状态（如图10）。

SICK|MAIHAK 将免费提供配套的MEPAFLOW600软件实现以上功能(见SICK|MAIHAK “SOFT WARE MANUAL”)。

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图10. MEPAFLOW600 的VOS界面
1.8 全新的标定解决方案
基于现有的中国国内天然气高压实流标定装置工作范围的限制，及高额的标定费用， FLOWSIC600在投运前同时进行高压实流标定和空气标定，通过对比使用若干年后空气标定曲线，如其漂移在合理的范围内，则可确认无需重新实流标定。