现场仪表设备

1.1.6 超声波流量计现场诊断 – CBM 技(术C的B发M展)变的化意和现义状 和影响
– CBM技术的基本概念 – CBM技术的应用实例
超声波流量计现场诊断(CBM)的
意义 超声波流量计现场诊断(CBM)是一种基于现代技术的，关注于计量场站运行管理的解决
方案．它可以实现： – 提高计量的精度和重复性 – 通过远程诊断获取场站的各种数据和动态趋势信息 – 方便维护人员采取预防性维护 – 减少昂贵的停车和非正常工作时间 – 有效计划维护和再标定周期，节约运行成本 – 有效监控各种设备的动态变化，延长设备寿命 – 在现有硬件投资的基础上，无须大量投入就可以发挥现有设备的巨大潜能， 从而提高
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Mark II电子处理装置 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。
气 的可压缩程度或天然气的可发热程度
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4、计量二次仪表（如流量计算机）
������ 综合上述测量结果，计算出满足贸易交接要求 的量值
1.1.3 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
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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。
2005: DANIEL 将Mark II升级为MarkIII电子处理装 置
1.1.4 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% – 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。
1.1.5 超声波流量计的基本原理
超声波流量计的探头
������ 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
1.1 超声波流量计
1.1.1基本概念
超声波计量系统的任务 准确测量经过在气体输送管道中安装的超声波流 量计的天然气量
怎样衡量天然气的量
• A，体积计量：将经过超声波流量计的、在实际 输送状况下的天然气量转换为某一指定状态（标 准状态）下的天然气量
• B，能量计量：将经过超声波流量计的、在实际 输送状况下的天然气量转换为该气量燃烧后可以 发出的热量
• 第一篇论述CBM的论文：Operational Experience with USM in Fiscal Gas Service. North Sea Flow Mea. Workshop, 1998
• 根据AGA10号报告, ALLIANCE管线和加拿大计量局一起 通过六年测试，获准每六年重复标定计量用超声波流量计
1.1.2 天然气计量系统的基本组成
������ 1、工况流量测量仪表（如气体超声波流量计）
������ 用于测量在管道中实际输送状态下的天然气流 量
������ 2、温度、压力测量仪表（如温度、压力变送
器）
用于测量管道实际输送气体的状态
������ 3、天然气组成分析仪表（如气相色谱分析仪） ������ 分析管道中输送的天然气成份，用于计算天然
波的速度
本安型传感器信号检测回路
高级超声波流量机流量方程
流量从上诉方程中求出
多通道即多路流速测量
权重因子仅取决于探头的几何分布情况!
四 通 道 超 声 流 量 计
流量计算的步骤
������ 1. 测量每个通道的声波传输时间 ������ 2. 计算每个通道的速度 ������ 3. 计算平均速度 ������ 4. 流速乘以截面积
• 2005年，罗马尼亚管线项目首先采用CBM解决方案
2. CBM技术的基本概念
• Condition Based Monitoring CBM 基本介绍 • 超声波流量计多年前就已经用于贸易交接计量,多个国家的
管理机构,比如英国贸工部要求每年标定 • 客户希望有可靠的诊断数据提示何时需要再标定 • 设计不同的超声波流量计的高级诊断能力有很大差异
• 自2000年起至今，英国壳牌公司在北海终端的DN300 Daniel 超声波 流量计开始每季度在Aukland, Bishop实流标定，并使用CUI和CBＭ记 录数据,为CBM技术的成熟积累了大量数据和经验
• 2百度文库05年３月，在英国贸工部召开的会议上, CBM技术获得了首个官方 认可
• 2005年春，中国计量科学研究院开始编制新超声波流量计计量检定手 册JJG198，明确提出：考虑在使用现场检测等解决方案的基础上，延 长超声波流量计的再标定周期到６年
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。
生产运行的效率
1. CBM 技术的发展和演变:
• AGA10报告提出了SOS技术的论述，结合Daniel超声波流 量计诊断 软件ＤＵＩ和ＣＵＩ的发展，逐步形成了以 CUI/SOS技术为核心，同时结合温度，压力，气体组分分 析，场站控制，管路设计等多方因素影响最终形成了超声 波流量计现场诊断技术ＣＢＭ