Instroment气体超声操作规程.docx
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Instroment气体超声操作规程
INSTROMET公司气体超声流量计系统
操作规程
Instromet气体超声波流量检测系统
使用操作规程
Instromet气体超声波流量检测系统的系统组成
如图，Instromet气体超声波流量检测系统由下列部分组成：
一台Instromet
气体超声波流量计；一台FC2000系列流量计算机；一台温度变送器和一台压力变送器。
二、Instromet气体超声波流量计工作原理
Instromet气体超声波流量计采用绝对数字时间差法检测气体的流量。
气体超声波流量计采用既能发射又能接收超声波脉冲（频率大于20000Hz的声波）的超声波传感器作为检测元件。
如图所示，这种传感器成对地安装在管壁上。
一个传感器所发射的超声波脉冲穿过管道，在管道内壁发生反射后，会被另一个传感器所接收。
当管道中有气流流过时，在气流中传播的超声波脉冲的传播速度将受到气流的影响。
简单的讲，就象在河流上航行的船只一样。
当超声波脉冲顺流传播时，速度会加快；相反，当超声波脉冲逆流传播时，速度则会变慢。
在实际工作过程中，处在上下游的传感器将同时发射超声波脉冲，显然一个是逆流传播，一个是顺流传播。
气流的作用将使两束脉冲以不同的传播时间到达接收传感器。
由于两束脉冲传播的实际路程相同，传输时间的不同直接反映了气体流速的大小。
利用如下公式，即可通过时间的检测得到气流的流速：
L
tD=———————--------------
（1）
C+Vcosj
L
tU=———————--------------
（2）
C—Vcosj
LD
——=————-----------------（3）
2sinj
^L11
V=————（—————）-------（4）
2cosjtDtU
其中：
Td顺流传播时间
Tu逆流传播时间
L声道长度
C声速
V气流流速
^
V平均流速
ϕ超声波脉冲的发射角
三、Instromet多声道气体超声波流量计
为提高流量计的精度和对现场的适应能力，Instromet开发了多声道的气体
超声波流量计。
如图：
四、Instromet气体超声波流量计的技术特性
1．基本输入输出/特性
频率输出（0-10KHz）
模拟输入（4-20mA）
模拟输出（4-20mA）：
对应工况体积流量，平均气体流速和声速。
串行数据通信（RS485）
开关信号：
对应数据有效性和流动方向
2．优点
1）精度高（0.3%-0.5%）
2）重复性高
3）无压损
4）所需的直管段短（上游10D，下游3D）
5）可测量双向流
6）可精确测定脉动流
7）量程比很宽
8）对压力的很大变化不敏感
9）无可动部件
10）对沉积物不敏感
11）重量轻，占用空间少
12）不存在磨损，无示值漂移现象
13）免维护
14）可带压更换传感器，且更换后无需重新标定
15）具自诊断功能（AGC-level；AGC-limit；采样率；接收率）
五、InstrometFC2000系列流量计算机的功能
1．计算功能
1）压缩因子计算功能：
FC2000系列流量计算机能够利用气体色谱仪传来的气体组分数据或固定的气体组分数据和温度/压力变送器来的温/压数据根据GERG或AGA8#的公式计算实时的压缩因子。
2）流量计算功能：
FC2000系列流量计算机利用计算出的压缩因子和温度/压力变送器来的温压信号对气体超声波流量计来的流量信号进行体积修正，从而得到标况下的体积流量和累积量。
进行体积修正的公式如下：
P1T20Zn
Q20=Q1—————
PNT1Z1
其中：
Q1：
工况流量
Q20：
标况流量
P1：
工况工作压力（绝压）
PN：
标况压力
T1：
工况温度
T20：
标况温度
Z1：
工况下的压缩因子
Zn：
标况下的压缩因子
另外，FC2000系列流量计算机还能计算出能量累积量和质量累积量等数据。
2．显示功能
显示各种检测数据：
包括工况/标况下的瞬时量/累积量，流速、声速、温度、压力等等；
显示组态数据；
显示气体超声波流量计的自诊断数据（AGC-level、AGC-limit，采样率，接收率）
显示报警内容；
3．组态功能：
FC2000能够根据用户的要求对一些初始条件，报警限值，功能设置和默认值进行组态。
4．报警功能：
能够根据组态，产生报警指示和输出（开关量）；
5．输出功能
模拟输出：
FC2000具有6个4-20mA模拟输出端，可根据组态对应不同的检测值输出；
脉冲输出：
具有12个脉冲输出端，可根据组态对应不同的检测值输出；
开关量输出：
具有6个开关量输出端，可根据组态对应不同的报警输出；
6．通信功能：
FC2000具有多个串行数字通信口（RS232/RS485），分别可以与气体超声波流量计、笔记本电脑、上位机等进行串行通信。
并且还具有一个或多个与SMART变送器进行通信的HART口。
六、Instromet气体超声波流量测量系统启动过程
启动前的准备工作
1）检查气体超声波流量计、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。
2）使用HART编程器为温压变送器设定地址：
压力变送器为01；温度变送器为02。
3）接线检查：
应对照厂家提供的系统接线图，检查所有接线无误。
注意：
尤其需要注意，在上电前，要确保所有供电接线极性无误。
系统上电：
为流量检测系统通电。
对气体超声波流量计进行组态：
将一台PC机与流量计算机进行连接
（SKT10）。
运行PC机中安装的UNIFORM软件（由厂家随机提供），对流量计中需设定的参数和功能进行设置。
主要需要设定的参数如下：
SpoolPieceParameters：
测量管参数
Diameter：
管径
PathLength：
声道长度
BeamAngle：
声道夹角
V-ModuleParameters：
V-模件参数
VOSRange：
声速的高低限
GasVelocityRange：
气体流速的高低限
SampleRange：
采样率
TimingConstant：
时间常数
PulseLength：
脉冲长度
ProfileCorrectionParameters：
速度分布修正参数
Density：
气体密度
DynamicViscosity：
动态粘度
PulseLength：
脉冲长度
CalibrationCoefficients：
校准系数
AdjustFactor：
调整系数
LowPassFilterSet-up：
低通滤波器
LowFlowCut-offSet-up：
小流量切除
P&TInputParameters：
温度/压力输入参数
PTZParameters：
PTZ参数
CurrentOutputSet-up（or
FrequencyOutputSet-up）：
电流（频率）输出设置
TotalVolumeCountersSet-up：
累积体积计数器设置
将组态文件存储到PC机硬盘并打印，作为历史数据留档。
具体的设置步骤见UNIFORM用户说明。
注意：
在对流量计进行设置之前，应将流量计中原有的参数以文件的形式存储起来，并打印。
流量计在出厂前，一般已经对部分参数进行了设置，如测量管参数、V-模件参数和速度修正参数等等。
对于这些参数建议不要修改。
对FC2000进行组态
1）将显示面板背面的安全开关SW2的一号和二号开关拨到0FF的位置，将钥匙开关拨到DATA的位置（设置显示？
？
？
？
的参数）；将钥匙开关拨到EDIT的位置（设置显示“*”的参数）。
注意：
所有显示“？
？
？
？
”的参数在组态过程中，必须被设置，否则流量计算机无法正常工作。
2）输入所有需要设定的数据。
通常所需要输入的数据如下：
地址
符号
参数说明
0,0,02,0
Year
设定时钟的年
0,0,02,1
Month
设定时钟的月
0,0,02,2
Day
设定时钟的日
0,0,02,3
Hour
设定时钟的时
0,0,02,4
Minute
设定时钟的分
0,0,03,0
Hs.xxx
高位热值的预设定值
0,0,03,1
Hi.xxx
低位热值的预设定值
0,0,03,2
d.xxx
相对密度的预设定值
0,0,03,3
CO2.xxx
二氧化碳摩尔%数的预设定值
0,0,03,4
N2.xxx
氮气摩尔%数的预设定值
0,0,10,0
Zn.max
基准Z因子的高报警值
0,0,10,1
Zn.min
基准Z因子的低报警值
0,0,11,0
Pn
基准压力
0,0,11,1
tn
基准温度
0,0,11,2
Densair
空气在基准状况下的密度
0,0,11,3
SN
站号或序（列）号
0,0,11,4
t-alarm
温度的报警值
0,0,12,0
Qmax
最大流量
0,0,12,2
Hiq%
流量的高报警值
0,0,12,3
Loq%
流量的低报警值
0,0,18,0
Pmax
压力的上限值
0,0,18,1
Pmin
压力的下限值
0,0,18,2
Phi
压力的高报警值
0,0,18,3
Plo
压力的低报警值
0,0,18,4
PDf
压力的默认值
0,0,19,0
Tmax
温度的上限值
0,0,19,1
Tmin
温度的下限值
0,0,19,2
Thi
温度的高报警值
0,0,19,3
Tlo
温度的低报警值
0,0,20,0
Number
声道的数目
0,0,20,1
%det
检测效率的%
输入设定参数的具体方法是：
按“L”键，输入所要输入参数的地址号（以×××××的格式输入），按“E”键进行确认；
按上卷键（）或下卷键（），使光标移动到将要设置的项，按“E”键进行确认；
键入所要设定的值，按“E”键确认即可。
3）将钥匙开关拨到RUN的位置。
将显示安全开关SW2中的一、二号开关拨到ON的位置。
打印组态和显示数据：
为了方便日后的维护工作，有必要打印一份组态和显示数据留档（打印方法见后）。
注意：
在日常维护过程中，对比显示数据中的自诊断参数AGC-level和AGC-limit初始值（打印留档的数据），将有助于分析流量计的运行条件和运行状态。
以上为流量检测系统首次启动时的启动步骤。
当在运行过程中，启动系统时，只需系统上电即可。
Instromet气体超声波流量测量系统日常操作
显示所要读取数据的方法
方法一、在FC2000流量计算机中，每一个显示数据都有一个唯一的地址
（Location）。
只要我们知道所要读取的数据的地址，例如正方向工况体积总量Vb的地址Location=1,0,00,0，就可采用如下步骤读到所要的数据：
（1）按L键；
（2）输入所读数据的地址（例如要想读Vb的数值，只需依次输入10000即可）；
（3）按E键，即可。
方法二、如果不知道或不愿意使用输入地址的方法，也可使用上卷键（）
或（）进行翻页，逐页查找。
前提是要知道所要读取的数据的符号。
读数的方法
按照以上提供的两种读取数据的方法，找到所要读取的数据的地址后，区
分以下两种方式读取数据：
（1）带有因子的数据的读法：
这类数据主要是各种类型的累积量数据，包括总量，报警下的累积，小时
或日累积等等。
其显示格式如下：
Vb=10000000，0000m3/h10000
数据符号显示值因子
其实际的读数=显示值×因子，例如：
显示如下：
Vb=00012345，000m3/h1000
其实际的Vb=12345000m3/h。
（2）其他数据的读法：
对于不带因子的数据，直接读其显示值即可。
日常需要读数的数据列表：
序号
检测数据的名称
符号
地址（Location）
1
正向工况体积总量
+Vb
1,0,00,0
2
正向标况体积总量
+Vn
1,0,00,2
3
正向能量总量
+E
1,0,01,0
4
正向质量总量
+M
1,0,01,2
5
报警条件下的正向标况体积流量
+Ven
1,0,02,2
6
当前一小时的正向标况体积总量
+Vn.th
1,0,04,2
7
过去一小时的正向标况体积总量
+Vn.ph
1,0,06,2
8
当天的正向标况体积总量
+Vn.td
1,0,08,2
9
前一天的正向标况体积总量
+Vn.pd
1,0,10,2
10
工况体积流量
Qb
1,0,25,0
11
标况体积流量
Qn
1,0,25,1
12
质量流量
QM
1,0,26,0
13
能量流量
QE
1,0,26,1
14
工况压力
P
1,0,29,0
15
工况温度
t
1,0,29,1
16
工况下的压缩因子
Z
1,0,30,0
17
流速
V.corrd
1,0,37,3
八、Instromet气体超声波流量测量系统参数设置
在运行过程中，有时需要对流量计算机中的某些参数进行修改，如报警限值、
默认值和修正时钟，尤其是当采用固定气体组分计算压缩因子对气体体积进行修正时，需要根据对气体组分的实际分析，向流量计算机中输入气体组分数据。
这时，就需要进行参数设置的操作。
参数设置按在前面启动过程中提供的操作步骤进行（参见上述）。
注意：
当运行期间，切勿在钥匙开关处于DATA位置时将流量计算机断电，否则将造成检测数据丢失的严重后果。
另外，厂家建议在运行过程中，任何参数的修改都必须征得单位领导和技术人员的同意，并办理必要的手续，如参数修改操作票和填写操作记录等。
九、Instromet气体超声波流量测量系统报警的发现与处理
在FC2000流量计算机中设置有两类报警：
责任报警（ACC-ALARM）和非
责任报警（NONACC-ALARM）。
当发生这两类报警时流量计算机面板上LED显示屏左侧对应的报警灯（红色）将亮起来。
另外，还有两个报警指示灯：
故障（FAULT）和温度（t-ALARM）报警。
无论发生何种报警，操作人员都应进行及时的了解和处理。
当四个报警指示灯中的一个或若干个亮起来时，说明有报警状态出现。
这时，首先应按下面板上的报警显示按钮（ALARM），显示报警页。
当选定报警页时,在显示屏上显示出的报警和故障的代码具有如下的格式:
在报警页中，前8位是所发生报警或故障的代码，通过这些代码就可以知道起重要影响作用的参数的条件和状态。
第1个数位将是N，C，T或F四个字母中的任何一个，根据该字母可辩识是：
非责任报警（N），责任报警（C），温度报警（T）或故障工况（F）。
（如有故障发生，1至5数位将拼写出FAULT（故障）的字样。
）2至8数位将规定报警的具体类型如下所述。
非责任报警（N）的参数符号
t温度高于t.Hi或低于t.Lo
p压力高于p.Hi或p.Lo
hs高位热值高于hs.Hi或低于hs.Lo
hi低位热值高于hi.Hi或低于hi.Lo
d相对密度高于d.Hi或低于d.Lo
CO2二氧化碳的摩尔%高于CO2Hi或低于CO2Lo
Qb未修正的流量低于Lo.q（低流量报警值）
FOP1脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
FOP2脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
FOP3脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
FOP4脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
FOP5脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
FOP6脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
FOP7脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
FOP8脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
FOP9脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
FOP10脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
FOP11脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
FOP12脉冲输出1的脉冲频率大于2HZ或10HZ
NPRINT打印机有故障或卡纸
U%ef11号声道的效率低于预设定的下限值
U%ef22号声道的效率低于预设定的下限值
U%ef33号声道的效率低于预设定的下限值
U%ef44号声道的效率低于预设定的下限值
U%ef55号声道的效率低于预设定的下限值
Usec流量计的安全位已设定
责任报警的参数符号
t温度高于t.max或低于t.min
p压力高于p.max或低于p.min
pxtm压力变送器有故障或通信失败
txtm温度变送器有故障或通信失败
hs高位热值低于15MJ。
或高于50
hi低位热值低于hi.min。
或高于hi.max
d相对密度低于0.55或高于0.9
CO2二氧化碳的摩尔%大于30%或小于0%
Zn基准状况的压缩因子大于Zn.max或小于Zn.min
Qb未修正的流量大于Hi.q持续时间大于1分钟（大流量报警）
Comms与站控计算机之间RS485通信发生故障
CAL修正仪处于校准模式
Ucom与超声流量计之前的通信有故障
Uno声道的数目输入错了
Ulv1全部涡流检测声道是好的，全部轴向声道有故障
Ulv21个或更多的轴向声道是好的，1个或更多涡流检测声道有
故障
Uivd流量计发出了无效的数
温度报警（T）
t-alarm温度低于t-alarm值而qb高于Lo.9持续时间大于1小时
故障代码
当发生操作故障时，显示屏上将示出FAULT（故障），在“FAULT”字后有1至10的数字，这些数字会指明故障的原因。
如果故障还能容许修正仪继续工作时，将示出故障发生的时间。
这9种故障如下：
FAULT1输入的数据不够多，以至无法进行力量计算
FAULT2存入存储器的数据受到破坏
FAULT3RAM存储器有故障
FAULT4PROM程序存储器有故障
FAULT5调制解调器（modem）的输入有故障
FAULT6Comms2电路板有故障
FAULT8键开关有故障
FAULT9在实时的时钟电路中有故障
FAULT10打印机或打印机的驱动电路板有故障
在流量检测系统正常运行期间所发生的报警，应区分不同报警情况加以处理。
1）当发生非责任报警时，一般无须立即进行任何处理，但操作者应对所发生的报警内容进行记录，并观察报警状态持续的时间或出现的规律。
当发现某种非责任报警状态持续时间较长，或呈规律性出现时，应报告班长或技术人员知道，分析原因并处理。
2）当发生责任报警或故障时，应立即进行记录，最好分别进行显示数据及报警的打印（参见上述），然后报告班长或技术人员知道。
建议的处理方法如下：
注意：
当发生报警时，及时地将报警状态下的显示数据和报警内容用打印的形式记录下来是非常重要的。
一方面将有利于本单位技术人员分析报警或故障的原因，另一方面将在与厂家讨论问题时提供准确的依据。
如果所发生的报警是由于操作不当造成的，如钥匙开关拨在了CAL模式上，修正所做的操作，报警随即解除。
如果所发生的报警是由于工况条件的急剧变化，如流量变化或组分变化等，并经确认报警情况无误，则需要进行工艺上的调整。
如果报警的原因是流量计或流量计算机硬件的失灵或故障时，经确认报警无误后，由用户的技术人员或由厂家的服务人员进行相应的处理。
注意：
当流量计算机刚刚启动时，经常会同时发生很多报警（非责任、责任和故障）。
在系统启动后，这些报警状态一般会消失，属正常现象。
十、打印数据
前面已经提到了打印数据的重要性。
打印数据的目的除了前面提到的保留
原始数据和报警下的显示数据以外，另一个目的是贸易计量所要求的，作为减小计量风险的手段和贸易结算的依据。
打印数据有两种方式：
1）随机打印：
随机打印还分为预设条件打印和人工打印两种。
（1）预设条件打印：
在流量计算机地址5,0,03中，可以根据需要在一定条件（键动作，电源动作，报警）下进行自动打印或停止打印。
（2）人工打印：
根据实际的需要，如对流量计算机进行其他操作，为防止误动作导致数据丢失，而人工进行打印。
方法是，按下流量计算机面板上的打印按钮（PRINT），选择用户数据（UserDATA）、显示数据（DisplayDATA）和报警数据（ALARMDATA），然后按“E”键，即可。
2）定时打印：
定时打印对于班组交接和贸易结算都是最可靠和有效的方法。
定
时打印的设置方法是，根据实际的要求在地址5,0,02下分别设置打印间隔、开始打印时间等时间参数，即可。
注意：
在地址5,0,02下输入时间参数时，一定要按“××.××”格式输入，设置才能成功。
另外，为保证打印工作的顺利进行，需要操作人员将检查打印机的工作状态作为一项日常工作来抓，务必保证打印机工作正常。
十一、Instromet气体超声波流量计的日常维护
由于超声波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，基本上是一种免维护的仪表。
操作人员日常所需要做的工作，主要是定期地收集流量检测系统的运行数据。
将这些数据进行分析和比较（与具有可比性的历史数据，即在相同工况条件下的数据），了解流量计的运行状况，以确定流量计是否存在故障情况。
重点需要收集并进行分析比较的数据包括以下几个参数：
声速（Vos）：
流量计所检测到的声速的数值通常应是在一定范围内的稳定值。
当声速值发生突然的跳变（变化幅度大于0.5英尺/秒）时，将表明故障发生。
气体的流速（零流量下测量）：
如果在零流量下进行测量时，所测得的气体流速值并不是一个稳定的低数值，表明可能存在一定的测量误差。
注意：
零流量测试，需要严格的测试条件，比如要保证管道中确实没有气体流过，且管道中的温度要保证恒定和均匀等等。
3．性能（Performance）：
性能的显示值通常应接近100%。
在一个较长的时期内性能如缓慢的递减则表示传感器的表面已逐渐被污染。
在气体的大流量下性能也会减小。
一般说来，性能将大于90%，这数值随流量计的具体型式及其尺寸而变化。
但在很大的流量下，性能将降至50%左右。
性能的降低并不影响测量精度。
只有当性能接近零时，精度才会变坏。
一般，将性能值的报警值设置为20%。
当发现性能值低于设定值时，就需要进行必要的处理。
通常是需要对超声波传感器进行清理。
4．AGC-level
在长时间内AGC-level应该是稳定的。
AGC-level值主要受压力的影响，压力降低，AGC-level增大。
正常情况下，一对超声波传感器中的A与B之间AGC-level没有明显的差别，但在较高的流速下原有的AGC水平的差别可能会增大。
由于较高流速所引起的朝上游和朝下游超声脉冲的不同声道弯曲会导致AGC对朝上游的传感器增大其放大倍数，而对朝下于的传感器减小其放大倍数。
对于正向流动的情况，传感器A是位于上游，传感器B是
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