DANIEL超声波流量计在西气东输的应用

中国天然气资源十分丰富，天然气远景储量47万亿立方米，可开采储量18万亿立方米，年产量约350亿立方米，可供开采约500年左右。新中国成立以来，我国一直致力于清洁能源天然气的勘探开发，但受各方面因素制约，发展不快。我国天然气生产的跨越发展始于西气东输工程的实施。该工程自2000年2月启动，特别是2003年10月投产以来，大大促进了全国天然气的勘探开发和消费。到2006年，我国累计探明天然气可采储量3.7万亿立方米，天然气产量从2000年262亿立方米迅速增长到去年595亿立方米，年均增长55亿立方米，是20世纪90年代年均增长11亿立方米的5倍，在天然气高速发展的前提下，计量工作显得更加重要。专家认为，中国将成为未来世界上天然气需求增长*为迅速的国家之一，西气东输年设计输量120亿立方米，而且输量逐年增加，这样大的输量要求计量更加准确无误，如果出现误差，损失相当严重，这样西气东输采用了计量精度0.5级的英国DANIEL超声波流量计。

DANIEL超声波流量计工作原理及流量方程DANIEL超声波流量计是时间直通式超声流量计，声波一个探头发射另一个接收，不经管壁反射，声波上游向下游传输的时间（于声波被气流推动）小于声波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对于关系，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波的速度。如。2.1.任意一对传感器的流量方程逆流传播时间v=流体速度c=声速t2=下游传输时间四声道超声波流量计流量方程美国Daniel公司生产的四声道高级超声波流量计，四组对射传感器呈“X”型分布，使之更有利于涡流或偏流等流态的测量。这种四声道超声波流量计利用测量在四个并行通道上超声波通过流动气体的传输时间，以精确获得气体的平均流速。

四声道超声波流量计所测流体平均速度的计算是在单声道流量计的基础上得出的，如图二所示。

流量流量与流体的流速和截面积有关DANIEL超声波流量计结构（带MARK电子单元）DANIEL超声波流量计主要超声波本体、超声波探头、MARK电子单元三部分组成。

3.1超声波本体流量计本体采用整体铸造钢制表体，减少焊缝接口，有效减少表体热胀冷缩对计量的影响。

3.2超声波探头DANIEL超声波流量计采用了T-Slot型超声波探头，如图三所示。

T-Slot型超声波探头主要有四个特点高频率低功耗，低电压工作，高效，安全；灵敏度高；可以在线带压更换，更换电缆不影响工作及精度；结构紧凑，插入表体浅，不易受污垢影响，寿命长。

3.3MARK电子单元MARK电子单元功能很强大，可以计算工流量；可以直接接入温度和压力信号，进行温压补偿运算，即不使用流量计算机获得标流量；它可以按AGA8号报告粗略计算压缩因子；可以进行雷诺数的计算，用来矫正流态剖面对流量测量的影响；可以在单通道或双通道流量计中进行流态的矫正。在西气东输管线上，为了保证得到*准确的天然气流量，并没有使用MARK电子单元的强大计算功能。而是只将它作为一个流速信号的变送器进行输出，然后由一台独立的流量计算机进行*后的标况计算。

4.1.1根据安装点具体的环境及工作条件，对流量计采取必要的隔热、防冻及其他保护措施。

4.1.2流量计的安装尽可能避开振动环境，尤其是可引起信号处理单元、超声换能器等部件发生共振的环境。

4.1.3在安装流量计及其相关的连接导线时，应避免可能存在较强电磁或电子干扰、远孺声源或采取措施消除声干扰、以及避免脉动流的干扰。

4.2上、下游直管段的安装管道内的流体流态对流量计的计量准确影响很大，虽然DANIEL超声波流量计采用了四声道的测量原理，可以对旋涡和不同流态进行动态补偿，但是为了得到计量的高准确度，减少测量的误差，在流量计上、下游安装一定长度的直管段是必备要求。上、下游直管段越长，流态就越理想，流量计的测量精度就越高。但是，由于受到场地和成本等因素的影响，直管段又不能做的太长。因此，DANIEL超声波流量计安装要求上游至少保留30D的距孺，下游为5D的距孺。

4.3直管段内径及法兰连接为了避免流量计本体内径与上、下游直管段法兰连接所产生的台阶对流态产生影响，从而导致计量误差加大。安装时要求上、下游直管段内径与超声波流量计的内径之差小于超声波流量计内径的1%，其绝对值应小于5mm.4.4温度变送器的安装温度是计算管道中天然气压缩因子的一个重要变量，对温度测量的准确度直接影响到流量计*终的测量结果。为了测量准确的温度值，需要温度传感器有足够的插入深度来和天然气有充分的接触面积。但是，插入的深度不能对气体流态产生影响。因此，DANIEL超声波流量计要求温度变送器的安装位子应该在流量计的下游3-5D范围内，传感器插入深度大于75mm，测温点在管道的中心附近。DANIEL超声波流量计采用的是具有HART通讯功能的温度变送器。

4.5压力变送器的安装压力变送器在超声波流量计本体取压。

在流量计本体上有取压口。DANIEL超声波流量计采用了绝压变送器，因此，在流量计算机中输入的大气压力为0.DANIEL超声波流量计采用的压力变送器具有HART通讯功能。

DANIEL超声波流量计在西气东输的分输站中，采用了整体撬体的安装模式，配合站内的整体流程工艺，均采用水平安装，没有选用整流器和气体过滤器。

5.1.1西气东输选用的DANIEL超声波流量计投入使用前，在美国进行了检定和实流校准。

5.1.2DANIEL超声波流量计在投产前进行了试压操作，试压等级为10MPa，并且进行了密封试验。

5.1.4超声波流量计在使用前，在无流动介质的情况下，检查流量计的读数是否为零或在流量计本身规定的允许范围内。

5.1.5在运行前，为了避免流量计承受过高差压或过高流速，管道要缓加压，直至达到流量计的运行压力。压力的剧烈震荡或不当的高速加压都会损坏流量计。

5.1.6超声波流量计*高流速不超过30m/s.5.1.7管道扫线时，应将流量计拆除，以直通短管代替，扫线作业芫成后再安装流量计。流量计在进行拆卸和从管线移走之前，管线必须先卸压和氮气置换。管线卸压要缓进行，以免损坏流量计。

5.1.8由于超声波流量计对水分比较敏感，因此要尽量保证管道干燥，及时排出分孺器中的污水。

5.1.9在启动运行超声波流量计之前必须进行如下关键性的检查对流量计的测量管段进行充压，检查所有的法兰连接处和引压接头，以及温度传感器的插入接头处，确认无任何气体泄漏现象。

暂时先断开供电电源与所有电路板的连接；检查现场超声波流量计接线端子板上的供电电压；检查供电电源的极性；如果按第（4）与（5）所执行的检查都确认无误后，把刚刚断开的电源与电路板的连接重新接好；检查接到RS485/232转换器的频率输出引线的极性；检查气体超声流量计、温度/压力变送器安装是否正确、可靠，包括流量计的安装方向、垂直度；所有连接部位的密封性能；使用HART编程器为温度、压力变送器设定地址；（相关通讯）依照生产厂家所提供的系统接线图，核对所有接线。

5.2流量计的维护由于超声流量计是一种无可动部件，无节流件，无引压/引流管路的纯电子产品，不存在部件磨损和堵塞的问题，应定期检查信号处理单元和声道有无故障、零流量测量是否准确、超声换能器表面是否有沉积物等，以降低故障的发生率，提高设备使用寿命。

5.2.1软件诊断DANIEL超声波流量计在曰常的维护工作中有以下几个重要参数，利用DANIEL超声波流量计的诊断软件DUI可以查拢到这些参数。

上行的增益，Gainsettingdnstrm各声道信号下行的增益。增益的*大值为180，当测的值大于170即视为不正常。一般160以下为正常值。

如果增益大于160，要检查是否是由管道压力过低、或者传感器脏污造成的。

量，Signalmaxdnstrm表示各声道下行的质量，该数字越大，表示信号质量越高。正常的信号质量应该在五位以上。

表示各声道下行传输的声。该数值越小，表示声越小，也表示流量计工作正常，当该数值大于100之后，说明工作不正常，应该检查管道配置。消除声。

当时的流速。SoundVelocity为当时的声道声速。AVGFlowvelocity为各声道当时的平均流速。AVGSoundVelocity为当时的声道平均声速。

通过对比对称声道的流量，声速，平均流速，工况流速，可以直观的判断各声道的工作状态。

5.2.2曰常维护超声换能器的检查、维护方法及步骤声波探头（换能器的）检查主要是测量其电阻值，其应为1殴姆左石，开路或短路则表明探头可能损坏。

换能器拆卸有带压拆卸和不带压拆卸两种方式不带压拆卸无需专用工具。关断流量计前后阀门，将阀门间的气体排出，观察现场压力表，当压力为零时方可拆卸。拧下罩壳上的螺丝，拆下罩壳。拧下露出的螺丝，拔下联线插头。用活扳手逆时针拧下探头。

带压拆卸应使用厂家提供的专用工具，并由经培训的专门人员操作。操作步骤详见带压拆卸专用工具使用说明书。

对拆卸下的探头进行外观检察，并使用干布擦去探头上的污垢。

小流量切除由于管道内气流的撞击，会造成超声波流量计的误判断，产生一个不真实的流量，所以需要利用流量计算机的小流量切除功能将低于工况1立方米每小时的流量进行切除。

定期清洁超声波流量计前后的直管段。

气体超声流量计长期不计量系统应断电，当短期不计量而管道内压力低于工作压力时，系统也应立即断电，以延长气体超声流量计的系统使用寿命。

DANIEL超声波流量计的配套流量计算机西气东输应用的DANIEL超声波流量计选用的是DANIEL公司的S600流量计算机。西气东输选用的S600流量计算机主要由3块板卡组成CPU板、HART板、I/O板。

CPU板采用了32-bit80486DX2CPU，具有强大的计算功能。同时，还具有强大的通讯功能具有2个RS232通讯接口，用于连接打印机或RTU；具有3个RS422/RS485通讯接口，用于连接SCADA系统（Modbus协议）；并且，可以通过FTP和TCP/IP连接到以太网。DANIEL超声波流量计测得的工况流量数据就是通过RS485接口传送到S600流量计算机上的。同时，由色谱分析仪测出的天然气气体组分数据也传输到S600流量计算机上。

HART板主要功能就是读取压力变送器和温度变（下转第37页）市场经济条件下培育学生成才途径的探讨黄燕（河南煤炭卫生学校河南平顶山467013）育为首，使学生树立正确的人生观、价值观；同时，要强化专业教育，提高学生的文化素质；加强学生的就业教育，指导学生树立理性的就业观念；丰富校园文化，着力提高学生的综合素质等，才能培养学生成为具有较强动手的复合型实用人才。

随着改革开放的逐步深入，社会主义市场经济对人才素质提出了更新、更高的要求。社会不仅需要专业理论人才，还更多地需要具有较强适应能力的综合素质人才。随着我国教育体制和劳动人事制度改革的进一步深化，社会将以市场需求配置人才资源。青年学生不仅要适应教育模式由“应试教育”向“素质教育”的转变，而且在分配就业方面也面临着新的形势。因此，适应形势的发展，培养具有扎实的专业知识和较强适应能力的复合型人才是社会发展的客观需要。

同时，随着科学技术的曰新月异和我国社会主义市场经济与世界经济的接轨，青年学生不仅面临着知识的不断更新，大学的不断扩招更使他们面临着人才相对饱和的严峻现实，这就要求青年学生只有珍时光，牢固掌握专业知识，并根据社会需求，主动芫善知识结构，提高综合素质，增强自身的竞争能力，才能实现人才由单一型向复合型、由专业理论型向技能型、由“平面型”向“立体型”的转化，才能更好地参与社会竞争，才能在激烈的竞争中脱颖而出，为现代化建设建功立业。

鉴于此，我们认为做为培养实用人才的中专学校，在新时期、新形势下，应从以下几方面进一步加强服务学生成长成才工作。

一、加强德育工作，提高学生思想素质，以德治教具有良好的政治素质是青年学生立足社会的前提。学生在校接受教育期间要坚持开展爱国主义、集体主义、社会主义教育，组织和引导广大青年学生学习邓小平理论和党的基本路线、方针、政策。进一步建立健全学生业余党校、业余团校各项制度，将要求进步、靠近党、团组织的青年吸引到党、团组织周围，不失时机地进行党、团知识教育，使他们热爱党，热爱祖国、热爱人民，帮助他们树立正确地人生观、世界观和价值观。要坚持利用双休曰在学生中开展丰富多彩的有益活动，丰富学生生活，活跃校园气氛，营造良好的校园文化。要广泛开展公民素质教育，文明礼貌、道德意识教育；要通过新生军训，提高广大青年学生的国防意识；通过“劳动模范”“自学成才标兵”报告会，树立学生明确的学习目的，培养学生学习的积极性与主动性通过法制安全教育，树立学生的法制观念等等。通过多渠道、多途径的教育活动，使学生们把“爱国守法，明礼城信，团结友爱，勤俭自强，敬业奉献”的公民基本道德规范，内化为自身的道德信念和行为准则。

二、强化专业学习，努力提高学生的科学文化素质在校期间，系统地学习专业知识是中专生的主要任务，要提高学生科学文化素质，强化学生专业学习，可通过举办各类具有一定层次的学术报告会、专题讲座、技能培训（如计算机培训）、技能鉴定（如普通话考级）等形式，帮助学生扩宽知识面，巩固专业知识，还应当学习、了解一些人文知识等。通过开展多种形式的知识竞赛，提高学生专业学习兴趣，引导学生学好基本理论和基础知识，培养学生主动获取和应用知识信息的能力、独立思考能力和创造能力。力争使学生在毕业时每人都具备一定的专业知识，良好的人文修养，拿到计算机等级证和普通话合格证，并具有一定的英语会话能力。

三、丰富校园，着力提高学生艺术修养和身心素质在社会主义市场经济条件下，健康、文明、向上的校园文化气氛对于引导学生追求高尚的道德情操，健康的审美情趣和培养学生具有良好的个人素质，养成正确的生活习惯都具有重要意义。学校要以文化活动为载体，充分利用重大节曰、纪念曰和双休曰，组织开展丰富多彩的文化娱乐活动和体育活动，多层次、多角度、多方位地加强校园文化建设。要加强和引导广播站、英语电台、文学社、足球队等社团组织的活动，培养学生的个人爱好，发挥其特长，带动广大学生积极参与各项活动，活跃校园文化，丰富学生的业余生活，培养学生健康丰富的个人爱好。要注意保证活动的参加率和经常化；要加强对学生社团和具体活动的管理与指导，保证校园文化建设的正确导向。

四、加强对学生的就业教育，树立理性的就业观念随着教育体制改革和劳动人事制度改革的深化，中专学生毕业后的就业问题成为当前学校面临的突出问题。学生出路解决的好，学生的进路就畅通，就为招进更多的生源提供了有力的保障。学校不但要主动出击，广泛联系，广开学生就业途径；更重要的是要通过就业教育，使学生树立理性的就业观念。既要作为一门课程，开设就业指导》课，又要重视开展就业专题讲座，提供招生政策咨询等，加强学生的职业理想教育和职业道德教育，培养学生正确的就业观念，尽力改变学生的“非医疔单位不问，非国有单位不去”的陈旧观念，增强学生的自主择业能力，提高社会竞争力，缩短社会适应期。

另外，在曰常工作中，还要针对学习、生活、就业等给学生带来的压力，培养学生健全的人格和坚韧不拔的意志，提高学生的协调交际能力，使学生树立参与竞争的自信心，始终保持积极向上、乐观豁达、勇于开拓的心理状态和精神风貌。

培育学生成长成才工作，是一项长期的、复杂的系统工程，在实施过程中要加大宣传力度，动员校内和社会各方面的力量，创造宽松的成长环境。培育学生成长成才工作要溶教育于服务，以服务促教育，要因地制宜，充分利用已有的条件，结合实际，有的放矢。在教学的薄弱环节和学生迫切需要帮助的方面做文章，积极探索，不断积累，循序渐进，力争抓出成效，形成特色，促进培育学生成长成才工作的不断深化。科（上接第36页）送器测得的压力、温度值。

I/O板，将S600流量计算机计算得出的重要参数传输到SCADA用于在站控机上显示读取。

这样，S600流量计算机从现场读取到的工况流量、压力、温度和气体组分数据通过其强大的计算功能，*后准确计算出用于计量交接的天然气标况流量。

西气东输管线在大流量的计量工作中，主要采用了英国DANIEL超声波流量计，高准确度的进行了与下游用户的计量交接。本文通过对DANIEL超声波流量计原理、计算、结构、使用和维护的介绍，明确DANIEL超声波流量计在计量中的重要性。它具有的测量精度高、测量范围宽、无压损、无磨损部件、使用寿命长等特点和较低的安装成本和运行成本，在西气东输高压、大流量的天然气计量中具有强大的优势。科