丹尼爾超聲波流量計的日常維護和故障處理辦法

羅海波　王利

摘 要：由于超聲波流量計具有抗干擾能力強、測量精度高、無壓損、量程比寬和維護量小等特點，所以，被廣泛應用于貿易計量中。目前，國內貿易計量所用的超聲波流量計基本都依賴進口，由于其備件采購周期較長，再加上廠家的技術壟斷，導致超聲波流量計在出現問題時不能及時得以解決。簡單介紹了丹尼爾超聲波流量計的相關概念、現場診斷、故障處理辦法和日常維護的注意要點。

關鍵詞：丹尼爾超聲波流量計；現場診斷；故障處理辦法；測量精度

中圖分類號：TH814+.92 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.03.095

1 丹尼爾超聲波流量計相關概念

超聲波計量系統的任務是準確測量經過氣體輸送管道安裝的超聲波流量計的天然量，將經過超聲波流量計的天然量轉換為某一指定狀態（標準狀態）下的天然量，將經過超聲波流量計在實際輸送狀況下的天然量轉換為該氣量燃燒后可以發出的熱量。這樣的測量精度偏低，對現場安裝條件的要求較高。

在西氣東輸天然氣輸送管線上，使用較多的貿易計量設備主要是愛默生公司的丹尼爾超聲波流量計。1986年，英國煤氣公司授權DANIEL公司作為唯一的開發商，進一步開發該類型流量計在工業領域的應用；1993年，DANIEL公司采樣自動增益控制和數字信號處理技術改善了流量計的電子單元，提高了信號的保真度和流量計的精度；1994年，DANIEL引入防爆的MarkⅡ電子處理裝置；2005年，DANIEL將MarkⅡ升級為MarkⅢ電子處理裝置；2012年，DANIEL將MarkⅢ將升級為MarkⅣ。

2 丹尼爾超聲波流量計現場診斷

超聲波現場診斷的基本參數包括增益值、信號質量、信噪比、流速剖面和聲速。在實時檢測、診斷5個參數的過程中，當臟污物引起儀表顯示精度發生變化時，系統能自動識別。

2.1 增益值

增益值是指接收到的信號增強多少才能達到需要的振幅強度。如果信號強度衰減，則增益值增大。流量計自動獲取增益值時，根據被測介質的情況自動增強信號強度至上限，增益值隨著壓力、氣體流速，探頭受臟污介質影響的情況而變化。

2.2 信號質量

超聲波流量計通常有100%的信號，當處于流量計允許的最大流速時，信號質量可能會小于100%；當流速僅達最高流速的50%，信號未達100%時，要仔細檢查流量計。但是，小于100%的精度不意味著精度變差，而精度超過25%的，是可以接受的。

2.3 信噪比

信噪比是指接收到的信號和背景噪聲的數值比率。通常情況下，流量計正常工作時，信噪比較高，而丹尼爾超聲波流量計正常工作是的信噪比要大于1 000，低信噪比常常意味著控制閥噪聲的存在。當信噪比小于250，會導致信號質量小于100%；當信噪比小于100時，流量計的精度會受到一定的影響。

2.4 流速剖面

流速剖面的顯示根據流量計聲道設計的不同而有所區別，剖面系數是判斷流量計受臟污影響的最佳指示器。對于丹尼爾3400型號的超聲波流量計，當流速剖面系數大于1.22、漩渦角大于2°時，可以初步判斷流量計上游直管段存在臟污，需要清洗。

2.5 聲速

聲速計算能幫助辨別探頭上是否有異物。聲速受氣體組分、壓力和溫度的影響，當某個聲道的聲音與流量計的平均聲速值超過0.35%時，該聲道會發生警告。

3 丹尼爾超聲波流量計故障處理辦法

3.1 某個聲道聲速發生報警

當某個聲道的聲速與流量計的平均聲速差值超過0.35%時，該聲道會有黃色提示；當差值超過“CRange”參數的設置值時，該聲道會有紅色報警。這時，檢查該聲道超聲換能器，并清洗或更換。

3.2 某個聲道增益過大而報警

產生這種情況的原因可能是，當增益過大時，說明超聲換能器得到的信號過小。這時，檢查該聲道超聲換能器，并清洗或更換。

3.3 4個聲道增益同時出現過大報警

產生這種情況的原因可能是，臟污導致4個聲道的超聲換能器得到的信號過小，或者數據采集板存在一定的故障。這時，可以檢查該聲道超聲換能器，并清洗、更換該設備或更換數據采集板。

3.4 信號質量出現報警

產生這種情況的原因可能是，在高流速狀態下，受到超聲噪聲干擾或流動條件變化，都會使信號質量出現報警。鑒于此，可以減小流速，檢查產生超聲噪聲的原因，并排除故障，控制流動條件。

3.5 信噪比小于500

產生這種情況的原因可能是管線中超聲噪聲過大。這時，找到管線中產生超聲噪聲的原因，并排除。

3.6 剖面系數高出正常值

產生這種情況的原因是管線的流態不好。這時，可以檢查上游整流器部分是否被堵塞，也有可能出現了漩渦，要找出原因并排除。

3.7 AGC限值長時間低于40 000

AGC限值反映了背景超聲和電噪聲的量。在長時間的使用過程中，這些限值是穩定不變的。AGC限值應超過AGC-level3倍或更多。AGC限值正常值為65 025.處理這種情況的正確方法是檢查儀表的供電電源；檢查調節閥或調壓器所產生的超聲噪聲；檢查設備與電纜的屏蔽和接地狀態。

3.8 AGC-level值大于30 000

在此環節中，存在臟污、壓力過低、流速過高、噪聲等問題。鑒于此，應調整工藝，消除使AGC-level升高的因素。處理這種情況的方法是提高管線壓力，降低流速，進行超聲換能器清洗工作，更換超聲換能器。

4 丹尼爾超聲波流量計日常維護

該流量計的日常維護工作主要包括以下幾點：①超聲波流量計應該按照JJG 1030的要求定期檢定。②超聲流量計在主要部件維修更換后，要重新進行流量計組態并下裝。同時，還應核查聲速，確認其偏差在規定范圍內（±0.20%）方可投入使用，否則應送檢定機構重新檢定。③聲速核查適用的流速范圍宜在5～20 m/s，如果超出此范圍，則聲速核查僅作為參考。④每月對流量計進行聲速核查，可以通過核查結果及時發現流量計中存在的隱患。⑤當流量計短期不運行且管道內壓力低于1 MPa 時，流量計應斷電，以延長數據采集板的使用壽命。

5 總結

在實際生產過程中，超聲波流量計會出現各種各樣的問題，工作人員主要要完成以下幾方面的工作：①結合實際情況，定期檢查設備的工作狀態，及時發現、消除故障；②儲備適量的備件，保存好各種組態文件，便于及時更換備件和下裝組態文件；③技術人員要不斷加強學習，提高自身的技能水平和解決問題的能力。 參考文獻

[1]全愷，蔣大旭.超聲流量計現場故障診斷及處理方法[J].計量與測試技術，2009，36（3）.

[2]溫懷海.超聲波流量計在大管徑天然氣計量中的應用[J].石油規劃設計，2003，14（6）.

〔編輯：白潔〕