超聲計量系統在中烏輸氣管道的應用
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2.4 信號傳輸
USM測得的工況體積流量為脈沖信號，通過現場與站控室之間的RS485數據線傳到FC；PT、TT測得的壓力、溫度為（4～20）mA信號，通過模擬量數據線傳到FC；GC分析得到的天然氣組分值為（4～20）mA信號，首先傳到2350控制器，由2350控制器轉換成RS485信號分別傳到各FC。最后，FC根據工況下的各參數計算計量交接標準狀況下的體積流量。
圖1 超聲流量計安裝示意圖
3.1 結構組成
超聲流量計由流量計表體、超聲傳感器（又稱超聲換能器或超聲探頭）及其安裝部件、信號處理單元（SPU）和流量計算機組成（圖2）。
圖2 超聲流量計結構組成示意圖
Daniel3400超聲流量計的換能器結構緊湊，插入表體淺，不易受污垢的影響，壽命較長；頻率高，功耗低，低電壓工作，高效安全；可以在線更換，更換電纜不影響工作和精度。
流量計算機是用于流量計控制、顯示和存儲的專用計算機。FC具有對SPU進行就地和遙控組態、監控流量計運行的功能，其上位機（工控機）用于顯示累積流量、平均流速、平均聲速、歷史曲線，以及檢測和控制支路閥門、超壓報警或完成站場其他管理和控制的任務。
流量計表體是兩端帶管法蘭的直管段，它和測量直管段是承壓部件，要求有一定的抗腐蝕能力，內徑與計量對象管道一致。Daniel3400超聲流量計的表體采用整體鑄造，以減少焊縫接口，削弱表體熱脹冷縮對計量的影響。
3.2 計量原理
中烏天然氣管道使用4聲道超聲流量計，測量原理為時間差法，以其中1個聲道為例闡述其計量原理。
流量計本體中安裝兩個能發送和接收超聲脈沖的傳感器，其安裝方式使得1個傳感器發出的超聲脈沖能夠被另1個傳感器接收，從而形成聲道。兩個傳感器輪流發射和接收脈沖，超聲脈沖相對于氣體以聲速傳播。沿聲道順流傳播的超聲脈沖的速度因被測氣體流速在聲道上的投影（方向相同）而有所增加，而沿聲道逆流傳播的超聲脈沖的速度因被測氣體流速在聲道上的投影（方向相反）而有所減少，因此得到了超聲脈沖在順流和逆流方向上的傳播時間差。高頻聲脈沖在氣體中順流傳播和逆流傳播的時間差與氣體流速成正比，超聲流量計正是基于這一原理來測量氣體流量的，屬于速度式流量計（圖3）。
圖3 超波流量計原理示意圖
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