丹尼尔超声波流量计的日常维护和故障处理办法

罗海波　王利

摘 要：由于超声波流量计具有抗干扰能力强、测量精度高、无压损、量程比宽和维护量小等特点，所以，被广泛应用于贸易计量中。目前，国内贸易计量所用的超声波流量计基本都依赖进口，由于其备件采购周期较长，再加上厂家的技术垄断，导致超声波流量计在出现问题时不能及时得以解决。简单介绍了丹尼尔超声波流量计的相关概念、现场诊断、故障处理办法和日常维护的注意要点。

关键词：丹尼尔超声波流量计；现场诊断；故障处理办法；测量精度

中图分类号：TH814+.92 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.095

1 丹尼尔超声波流量计相关概念

超声波计量系统的任务是准确测量经过气体输送管道安装的超声波流量计的天然量，将经过超声波流量计的天然量转换为某一指定状态（标准状态）下的天然量，将经过超声波流量计在实际输送状况下的天然量转换为该气量燃烧后可以发出的热量。这样的测量精度偏低，对现场安装条件的要求较高。

在西气东输天然气输送管线上，使用较多的贸易计量设备主要是爱默生公司的丹尼尔超声波流量计。1986年，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在工业领域的应用；1993年，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年，DANIEL引入防爆的MarkⅡ电子处理装置；2005年，DANIEL将MarkⅡ升级为MarkⅢ电子处理装置；2012年，DANIEL将MarkⅢ将升级为MarkⅣ。

2 丹尼尔超声波流量计现场诊断

超声波现场诊断的基本参数包括增益值、信号质量、信噪比、流速剖面和声速。在实时检测、诊断5个参数的过程中，当脏污物引起仪表显示精度发生变化时，系统能自动识别。

2.1 增益值

增益值是指接收到的信号增强多少才能达到需要的振幅强度。如果信号强度衰减，则增益值增大。流量计自动获取增益值时，根据被测介质的情况自动增强信号强度至上限，增益值随着压力、气体流速，探头受脏污介质影响的情况而变化。

2.2 信号质量

超声波流量计通常有100%的信号，当处于流量计允许的最大流速时，信号质量可能会小于100%；当流速仅达最高流速的50%，信号未达100%时，要仔细检查流量计。但是，小于100%的精度不意味着精度变差，而精度超过25%的，是可以接受的。

2.3 信噪比

信噪比是指接收到的信号和背景噪声的数值比率。通常情况下，流量计正常工作时，信噪比较高，而丹尼尔超声波流量计正常工作是的信噪比要大于1 000，低信噪比常常意味着控制阀噪声的存在。当信噪比小于250，会导致信号质量小于100%；当信噪比小于100时，流量计的精度会受到一定的影响。

2.4 流速剖面

流速剖面的显示根据流量计声道设计的不同而有所区别，剖面系数是判断流量计受脏污影响的最佳指示器。对于丹尼尔3400型号的超声波流量计，当流速剖面系数大于1.22、漩涡角大于2°时，可以初步判断流量计上游直管段存在脏污，需要清洗。

2.5 声速

声速计算能帮助辨别探头上是否有异物。声速受气体组分、压力和温度的影响，当某个声道的声音与流量计的平均声速值超过0.35%时，该声道会发生警告。

3 丹尼尔超声波流量计故障处理办法

3.1 某个声道声速发生报警

当某个声道的声速与流量计的平均声速差值超过0.35%时，该声道会有黄色提示；当差值超过“CRange”参数的设置值时，该声道会有红色报警。这时，检查该声道超声换能器，并清洗或更换。

3.2 某个声道增益过大而报警

产生这种情况的原因可能是，当增益过大时，说明超声换能器得到的信号过小。这时，检查该声道超声换能器，并清洗或更换。

3.3 4个声道增益同时出现过大报警

产生这种情况的原因可能是，脏污导致4个声道的超声换能器得到的信号过小，或者数据采集板存在一定的故障。这时，可以检查该声道超声换能器，并清洗、更换该设备或更换数据采集板。

3.4 信号质量出现报警

产生这种情况的原因可能是，在高流速状态下，受到超声噪声干扰或流动条件变化，都会使信号质量出现报警。鉴于此，可以减小流速，检查产生超声噪声的原因，并排除故障，控制流动条件。

3.5 信噪比小于500

产生这种情况的原因可能是管线中超声噪声过大。这时，找到管线中产生超声噪声的原因，并排除。

3.6 剖面系数高出正常值

产生这种情况的原因是管线的流态不好。这时，可以检查上游整流器部分是否被堵塞，也有可能出现了漩涡，要找出原因并排除。

3.7 AGC限值长时间低于40 000

AGC限值反映了背景超声和电噪声的量。在长时间的使用过程中，这些限值是稳定不变的。AGC限值应超过AGC-level3倍或更多。AGC限值正常值为65 025.处理这种情况的正确方法是检查仪表的供电电源；检查调节阀或调压器所产生的超声噪声；检查设备与电缆的屏蔽和接地状态。

3.8 AGC-level值大于30 000

在此环节中，存在脏污、压力过低、流速过高、噪声等问题。鉴于此，应调整工艺，消除使AGC-level升高的因素。处理这种情况的方法是提高管线压力，降低流速，进行超声换能器清洗工作，更换超声换能器。

4 丹尼尔超声波流量计日常维护

该流量计的日常维护工作主要包括以下几点：①超声波流量计应该按照JJG 1030的要求定期检定。②超声流量计在主要部件维修更换后，要重新进行流量计组态并下装。同时，还应核查声速，确认其偏差在规定范围内（±0.20%）方可投入使用，否则应送检定机构重新检定。③声速核查适用的流速范围宜在5～20 m/s，如果超出此范围，则声速核查仅作为参考。④每月对流量计进行声速核查，可以通过核查结果及时发现流量计中存在的隐患。⑤当流量计短期不运行且管道内压力低于1 MPa 时，流量计应断电，以延长数据采集板的使用寿命。

5 总结

在实际生产过程中，超声波流量计会出现各种各样的问题，工作人员主要要完成以下几方面的工作：①结合实际情况，定期检查设备的工作状态，及时发现、消除故障；②储备适量的备件，保存好各种组态文件，便于及时更换备件和下装组态文件；③技术人员要不断加强学习，提高自身的技能水平和解决问题的能力。 参考文献

[1]全恺，蒋大旭.超声流量计现场故障诊断及处理方法[J].计量与测试技术，2009，36（3）.

[2]温怀海.超声波流量计在大管径天然气计量中的应用[J].石油规划设计，2003，14（6）.

〔编辑：白洁〕