超声计量系统在中乌输气管道的应用
2.4 信号传输
USM测得的工况体积流量为脉冲信号，通过现场与站控室之间的RS485数据线传到FC；PT、TT测得的压力、温度为（4～20）mA信号，通过模拟量数据线传到FC；GC分析得到的天然气组分值为（4～20）mA信号，首先传到2350控制器，由2350控制器转换成RS485信号分别传到各FC。最后，FC根据工况下的各参数计算计量交接标准状况下的体积流量。
图1 超声流量计安装示意图
3.1 结构组成
超声流量计由流量计表体、超声传感器（又称超声换能器或超声探头）及其安装部件、信号处理单元（SPU）和流量计算机组成（图2）。
图2 超声流量计结构组成示意图
Daniel3400超声流量计的换能器结构紧凑，插入表体浅，不易受污垢的影响，寿命较长；频率高，功耗低，低电压工作，高效安全；可以在线更换，更换电缆不影响工作和精度。
流量计算机是用于流量计控制、显示和存储的专用计算机。FC具有对SPU进行就地和遥控组态、监控流量计运行的功能，其上位机（工控机）用于显示累积流量、平均流速、平均声速、历史曲线，以及检测和控制支路阀门、超压报警或完成站场其他管理和控制的任务。
流量计表体是两端带管法兰的直管段，它和测量直管段是承压部件，要求有一定的抗腐蚀能力，内径与计量对象管道一致。Daniel3400超声流量计的表体采用整体铸造，以减少焊缝接口，削弱表体热胀冷缩对计量的影响。
3.2 计量原理
中乌天然气管道使用4声道超声流量计，测量原理为时间差法，以其中1个声道为例阐述其计量原理。
流量计本体中安装两个能发送和接收超声脉冲的传感器，其安装方式使得1个传感器发出的超声脉冲能够被另1个传感器接收，从而形成声道。两个传感器轮流发射和接收脉冲，超声脉冲相对于气体以声速传播。沿声道顺流传播的超声脉冲的速度因被测气体流速在声道上的投影（方向相同）而有所增加，而沿声道逆流传播的超声脉冲的速度因被测气体流速在声道上的投影（方向相反）而有所减少，因此得到了超声脉冲在顺流和逆流方向上的传播时间差。高频声脉冲在气体中顺流传播和逆流传播的时间差与气体流速成正比，超声流量计正是基于这一原理来测量气体流量的，属于速度式流量计（图3）。
图3 超波流量计原理示意图
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