丹尼尔气体超声波流量计安装操作手册译文 (1).doc

1、丹尼尔气体超声波流量计参考、安装和操作手册（译文本）DANIEL（丹尼尔）测量与控制公司 一家设在得克萨斯州休斯敦市的爱默森集团公司的过程管理公司 本手册用于多通道高级气体超声波流量计 3400型单通道普通气体超声波流量计 3410型双通道普通气体超声波流量计 3420型部件编号 3-9000-740修改版 E2002年9月中国石油西气东输管道公司翻译DANIEL测量与控制公司丹尼尔气体超声波流量计参考、安装和操作手册注意事项 Emerson过程管理公司Daniel子公司将不对本手册中的技术错误或编辑错误或本手册内容的不足承担任何责任。Daniel公司不会作出明示或暗示的质量担保，包括对与本手

2、册有关的某一目的的商品性和适宜性作出暗示的质量担保；因此在任何情况下，Daniel公司都不会对任何特殊的或损害后果赔偿包括但不限于生产损失、利润损失等承担任何赔偿责任。在本手册中使用到的产品名称仅仅是为了区分制造厂商或供货商，可能是这些公司的商标或注册商标。本手册内容只用于参考的目的，尽管为保证信息的准确性已尽了全方位的努力，但对于下文中描述的产品和服务、以及它们的使用和适用性而言，这都不能解释为我们已作出明示或暗示的质量担保或保证。我们保留随时修改或者完善这些产品设计或规格的权利。 DANIEL公司不对任何产品的选择、使用或者维护保养承担责任。正确选择、使用和维护DANIEL产品的责任完全由

3、购买者和终端用户自己承担。 DANIEL和DANIEL的图标为DANIEL工业公司的注册商标。EMERSON图标是EMERSON电气公司的商标和服务标志。本手册的版权归在美国得克萨斯州休斯敦市的Daniel公司。Daniel公司保留所有权利。在未收到美国得克萨斯州休斯敦市的Daniel公司的书面同意之前，不得以任何形式或采取任何手段 - 包括图形、电子或者机械方法对本手册的任何部分进行复制或者拷贝。质量保证1有限质量保证：除了下文第二部分包含的限制内容以及在此另外明确规定的事宜以外，Daniel 测量和控制公司.(以下简称“Daniel公司”)保证：固件将执行Daniel公司提供的程序指令；由

4、Daniel公司制造的产品或提供的服务在正常使用和注意保养的情况下，在保用期到期前将不会出现材料或制造工艺缺陷。货物的质量保证期自初次安装之日起为12个月或自Daniel公司装运发货之日起18个月，以先到期者为准。消耗品自装运之日起保质期为90天，服务则自完成服务之日起质量保证期90天。对由Daniel公司自第三方购买又转售给买方的产品（“再出售产品”），只实施由原制造商给予的质量担保。买方同意：Daniel公司将作出合理的商业努力以安排对再出售产品的采购和装运，除此以外Daniel公司不承担对再出售产品的任何责任。如果买方在适用的质量保证期期间发现任何质量保证范围的缺陷并为此书面通告Dani

5、el公司，本公司将会即刻整改Daniel公司在固件或服务中所发现的任何错误，或修理或更换Daniel公司在制造地交货的货物或固件中所发现的缺陷，或退回货物/服务中有缺陷部分的购买货款。但是，由于维护不当、正常磨损和使用、电源电力供应不当、不合适的环境条件、意外事故、操作不当、不正确的安装、改装、修理、储存或搬运或者其他任何不是由于Daniel公司的原因所造成的所有更换或修理，都不属于本有限质量保证的范围内，而应由买方承担所有费用。Daniel公司没有义务支付买方或其他任何一方所发生的任何成本和收费，但是由Daniel公司的授权代表事先以书面形式表示同意的部分除外。除非经Daniel公司书面同意

6、，否则本质量保证期条款下的Daniel公司派出人员的现场差旅费用和进行现场诊断的时间和费用以及拆卸、重新安装及运输的所有费用都应有买方承担。在质量保证期期间修理的设备和更换部件在原保证期剩余时间内或90天内予以质量保证，以期限长者为准。本有限质量保证是Daniel公司作出的唯一质量保证，只有在Daniel公司一位授权代表书面签署意见的情况下才可以修改。除非在协议中另有明确规定的以外，对与任何产品或服务有关的某个特定功能或任何其他事宜的适销性和适用性，本协议无任何明示或暗示的表述或质量担保。需要说明的是材料的腐蚀和侵蚀不在本保证的范围之内。2赔偿和责任限制：Daniel公司将不对由于履行合同的延

7、误所造成的损害承担责任。对由于违反出售商品的质量保证所承担的唯一和专有的赔偿应只限于在本文第一节有限质量保证条款下的修理、整改、更换或按购买价格退款。在任何情况下，不管索赔的方式或诉讼理由如何（无论是否基于合同、违反、疏忽、严格的责任、其他民事责任或者其他等等），本公司对买方和/或其客户的赔偿责任都不应超过向买方提供的由Daniel公司制造的某一产品或提供的服务的价格（如果出现索赔或诉讼理由）。买方同意：在任何情况下，Daniel公司对买方和/或其客户的赔偿责任都不会扩展至附加赔偿、损害后果赔偿或惩罚性损害赔偿。“损害后果赔偿”包括但不限于预期收益损失、使用的损失、利润损失和资本成本提高等。目

8、录第一章 引言241.1使用手册概述241.2定义、首字母缩略词、缩略语251.3参考文献26第二章 产品概述272.1 产品说明272.2 产品部件构成282.2.1 主要的电子组件282.2.2 3400型高级超声波流量计机箱303410型单通道普通超声波流量计机箱302.2.4 3420型双通道普通超声波流量计机箱312.2.5 超声波流量计的基本单元322.2.6 探头和敷设电缆332.3 总说明书332.3.1 应用332.3.2 实际尺寸332.3.4 流量范围限值342.3.5 法兰压紧密封面362.3.6 气体温度范围362.3.7 重复性372.3.8 精确度限值372.4

9、电子元器件说明书372.4.1 电源372.4.2 模拟输入372.4.3 输出372.4.4 数字输出382.4.5 频率输出392.4.6 模拟输出402.5 安全性402.6 通信402.7 与FCC的一致性41第三章 安装413.1 跳线器和开关设定423.1.1 USM通信设置423.1.2 DFI通信设置423.2 机械安装463.2.1 管道流量计机箱安装46主要的电子组件 丹尼尔超声波流量计机箱473.2.3 探头电缆/合适的探头473.2.4 采用防爆导线管的系统473.2.5 使用防火电缆的系统483.3 存储器保护483.3.1 信息组核查清单49第四章 流量计配置、固件

10、524.1 配置DFI524.1.1 设定实时钟534.1.2 设定DFI通用参数534.1.3 设定温度和压力采样554.1.4 设定AGA8（压缩因子计算）参数564.1.5 设定膨胀校正参数584.1.7 设定频率和电流输出604.2 标定温度和压力输入624.3 标定电流输出信号644.4 组态事件和数据日志654.4.1 规定contract小时654.4.2 选择日志日期和时间格式654.4.3 选择每日日志容量格式654.4.4 选择小时日志容量格式664.5 测试频率和电流输出信号664.6 测试AGA8 的压缩因子计算67第五章 操作理论675.1 测量单位685.2 测量6

11、85.2.1 前言685.2.2 抗噪声性685.2.3 测量独立性695.2.4 体积计算715.2.5 用于普通超声波流量计的流态剖面校正系数735.3 通信755.3.1 体系问题755.3.2 外部通信765.3.3 主机通信775.4 操作模态785.5 批量循环处理795.5.1 确定流量计批量处理完成795.5.2 读主处理机Modbus寄存器795.5.3 流量条件温度和压力805.5.4 温度和压力效应膨胀校正805.5.5 AGA8流量-条件压缩因子计算825.5.6 雷诺数计算825.5.7 流态剖面效应校正845.5.8 基准条件体积流速计算855.6 数据有效性确定8

12、65.6.1 温度测量的有效性865.6.2 压力测量的有效性875.6.3 AGA8基准条件压缩因子计算的有效性875.6.4 AGA8流量-条件压缩因子计算的有效性875.6.5 流量计报告的流量条件体积流速的有效性885.6.6 经校正的流量条件体积流速的有效性885.6.7 基准条件体积流速的有效性905.6.8 频率数据的有效性905.7 输出信号更新905.7.1 输出体积流速计算905.7.2 频率信号更新925.7.3 流信号更新935.7.4 方向和有效性输出更新945.8 维护保养模态（模拟输入信号）945.8.1 读出输入子模态955.8.2 温度和压力补偿标定子模态95

13、5.8.3 温度和压力增益标定子模态965.8.4 重新设定标定子模态965.9 电流标定模态965.9.1 零刻度子模态975.9.2 满量程（刻度）子模态975.9.4 重新设定增益子模态975.10.1 概述985.10.2 读出日志组态和纪录1035.11 自测1095.11.1 内部RAM的完整性1095.11.2 外部RAM的地址行1095.11.3 外部RAM的完整性1095.11.4 程序存储器的有效性1105.11.5 软件错误检测1105.11.6 正常诊断模态（AGA8检验实例）1105.12 ADC 自标定1115.13 非易失性数据保护112第六章 维护保养1126.

14、1 现场静水压力测试程序1126.1.1 T- Slot探头组件和固定架1126.2 探头的拆除和安装程序1136.2.1 T- Slot探头组件和固定架1136.2.2 修改标定参数1146.3 修理UFM115原文1-1页第一章 引言“丹尼尔气体超声波流量计参考、安装和操作手册”（P/N3-9000-740）对丹尼尔多通道高级超声波流量计- 3400型、单通道普通超声波流量计 - 3410型以及双通道普通超声波流量计 - 3420型进行了详细的说明和解释。丹尼尔气体超声波流量计最初由British Gas（英国天然气公司）研制开发并进行测试。丹尼尔公司后来进行了进一步的开发，其特点是所设计

15、的硬件和电子器件便于使用，只需要很少的维护保养。在装运发货之前对所有部件和组件都已进行测试。丹尼尔公司拥有1986年British Gas公司授予的独家许可证制造和销售该产品。1.1使用手册概述本手册包括以下章节和附录：各章l 第一章 前言l 第二章 产品概述l 第三章 安装l 第四章 流量计配置、固件l 第五章 操作理论l 第六章 维护保养 附录l 附录A - 换算系数l 附录B - MODBUS通信l 附录C - 信息组列表和寄存器索引l 附录D - 信息组列表、DFI MODBUS寄存器以及寄存器索引l 附录E - 系统设置l 附录F - 各种方程式l 附录G - 工程图纸原文1-2页1

16、.2定义、首字母缩略词、缩略语 在本手册中采用了以下词语、首字母缩略词以及缩略语：首字母缩略词或缩略语定义摄氏度（温度单位）华氏度（温度单位）ADC模拟数字转换器AGA美国天然气协会ASCII MODBUS一种Modbus协议信息帧格式，其中使用ASCII字符描写信息帧的起始和结束。ASCII表示美国信息交换标准码。Btu英国热量单位cPoise厘泊（粘度单位）CPU中央处理器CTS清除-发送；RS-232C交接信号输入至一个变送器，表明它可以传输数据 即相应的接收装置也准备接收数据。一般来说，接收装置的请求发送（RTS）输出是对变送器清除发送(CTS)输入的输入。DAC数字模拟转换器DFI诊

17、断和频率界面（板）dm分米（10-1米，长度单位）EEPROM电可擦可编程只读存储器ft英尺（长度单位）g-mol克分子Host processorCPU板主处理器hr小时（时间单位）Hz赫兹（每秒周期数，频率单位）I/O输入/输出K开氏温度（温度单位）kg千克（质量单位）kg-mol千克摩尔kHz千赫兹（103每秒周期数，频率单位）kJ千焦耳（103焦耳，热量单位）lbm磅（质量）lbm-mol磅（质量）摩尔m米（长度单位）mA毫安（电流单位）MPa兆帕（等于106帕）（压力单位）NOVRAM非易失性随机存取存储器Pa帕，等于每平方米1牛顿（压力单位）Pa.s帕. 秒（粘度单位）PC个人计算

18、机PFC外部现场接线（板）PN部件编号ppm百万分之几PS电源（板）psi磅/平方英寸（压力单位）psia磅/平方英寸（绝对）（压力单位）psig磅/平方英寸（表压）（压力单位）RAM随机存取存储器RTS请求发送；在接收装置可以接收数据时，由其进行RS-232C交接信号输出RTU MODBUS一种Modbus协议信息帧格式，其中使用已接收字符之间的经时来分开信息；RTU表示远程终端装置s秒（时间单位，公制）sec秒（时间单位，美国惯用）USM气体超声波流量计V伏特（电势单位）原文1-3页原文1-4页1.3参考文献1 Gould Modbus协议参考指南（修改版）B, PI-MBUS-3002

19、采用涡轮流量计测量燃料气；美国气体协会输送测量委员会报告（No.7），第二次修改，1996年4月（简称为AGA7）3 天然气及其他相关烃气体的压缩因子；美国气体协会输送测量委员会报告（No.8），第二版，第二次印刷，1994年7月（简称为AGA8）4 石油测量标准手册，第21章 采用电子计量系统进行流量测量，第一节 气体电子测量；美国气体协会和美国石油学会，第一版，1993年9月原文2-1页第二章 产品概述2.1 产品说明丹尼尔3400型高级超声波流量计有四个测量通道，可以根据贸易计量交接标准精确地确定气体尤其是天然气的流量。计算机对各种气体速度剖面的模拟显示出：四通道测量流速为测量不对称流体

20、提供了最优的解决方案。穿过流量计的内腔以不同角度放置了一组8个超声波探头，以测量在四个平行平面中的传输时间。对顺流和逆流通过流量计的流量，测量声音传输时间。由于顺流的声通时间少于逆流的声通时间以及探头的位置是个已知常数，因此通过适当平均每个平面的测量值就可以计算该气体的平均速度。该系统的对称性提供了双向的能力。丹尼尔普通超声波流量计（单通道3410型以及双通道3420型）测量超声波通过管道内流动气体的传输时间以测量该气体移动的平均速度。这两种流量计都具有与管子中心线呈一定角度的测量通道，并且每个通道都有两个双向的探头。探头轮流起发送器或接收器的作用，可以使上游和下游的传输时间得到测量。由于通道

21、的长度和角度是已知的，还由于可以测量到双探头的电子特征，因此传输时间的测量值包含确定沿测量通道流动气体的速度的所有必要信息。双通道型超声波流量计提供了一种额外的中央通道测量。有关雷诺数校正的数据，请参看4.1.6和5.5.6章节。3400型丹尼尔高级超声波流量计的优点和特点包括：l 具有对干气体现场校验的可靠性l 易于安装l 很少或不需要维护保养l 移动部件不需要润滑l 无造成压降的流动阻碍 原文2-2页l 干式标定不需要流量标定l 较大的流量范围l 速度测量不受气体性质的影响l 双向流量测量l 数字化波形取样l 数字信号处理l 可自诊断，以确保正常的工作性能3410型和3420型丹尼尔普通超

22、声波流量计具有上述3400型高级超声波流量计的所有优点，但是精确度稍逊，并对流体剖面有些敏感。由于普通超声波流量计使用中心线通道，因此需要一个流体剖面校正系数（有时称作雷诺数），以把已测流速的值简化为该断面面积的正确平均数。可以采用一个固定值来实现这个要求，也可以更精确一些，通过测量压力和温度，然后把一个主动校正数应用于该测定的传输时间。在确定了经校正的平均速度后，通过将平均速度乘以该管子的断面面积就可计算出流速。超声波流量计能够使用经测量或规定的流量条件温度和压力值，用于速度剖面效应的校正（单通道和双通道流量计），也用于体积流速，转换为用户规定的基准温度/压力条件。自开始采用固件3.00版后

23、，DFI（诊断和频率界面）增加了符合石油测量标准手册第21章（见参考文献4）的事件和数据日志能力。添加事件和数据日志功能只需要对一个固件进行升级。DFI电子元件已含有事件和数据日志功能所需要的所有必要组件。以下章节叙述了USM（气体超声波流量计）的DFI辅助设备的一般技术规格。原文2-3页2.2 产品部件构成 丹尼尔气体超声波流量计可以采用各种配置以便满足广泛的用户要求。每个装置单元都完全由丹尼尔公司组装。2.2.1 主要的电子组件被分成两个隔室的防爆机箱包含有以下电子组件（参看图2-1）：- 在第一个隔室中有一个DFI板、CPU板、电源板及本安型界面板- 在第二个隔室中有一个现场接线板和外设

24、现场接线板，用于进行电气连接原文2-4页 图2-1 主要的电子组件原文2-5页2.2.2 3400型高级超声波流量计机箱参看图2-2。l 起该装置的专利核心作用l 其特点是多通道、声信号方式测量在四个平行平面中的传输时间，用于在非对称和涡流条件下的取样和测量气体流量l 具有“端口”连接，用于安装超声波探头 图2-2 3400型高级超声波流量计机箱原文2-6页3410型单通道普通超声波流量计机箱参看图2-3l 起该装置的核心作用l 特点是单通道，位于一个中心弦线，声信号方式测量在一个平面中的传输时间，用于取样和测量气体流量l 具有“端口”连接，用于安装超声波探头l 通道的位置允许在湿气体条件下自

25、然排水 图2-3 3410型单通道普通超声波流量计机箱原文2-7页2.2.4 3420型双通道普通超声波流量计机箱参看图2-4l 起该装置的核心作用l 特点是双通道，位于两个中心弦线 相隔90度，声信号方式测量传输时间，用于取样和测量气体流量l 具有“端口”连接，用于安装超声波探头l 弦线的排列允许在湿气体条件下自然排水 图2-4 3420型双通道普通超声波流量计机箱原文2-8页2.2.5 超声波流量计的基本单元参看图2-5l 连接主要的电子组件至流量计机箱l 为本安驱动器/前置放大器板提供机箱，激发传输模态中的探头并前置放大来自接收模态的探头的信号。注：高级超声波流量计以及两种型号的普通超声

26、波流量计的基本单元相同，但探头连接端口数不相同：高级超声波流量计有8个；单通道超声波流量计有2个；双声道超声波流量计有4个。 图2-5 超声波流量计基础单元原文2-9页2.2.6 探头和敷设电缆和T-2探头一样，新上市的T-11和T-12探头也都可供选用。T-11探头是T-2探头的直接替代产品；而T-12探头则是小尺寸的T-11探头，适用于小型流量计如4英寸流量计。l 3400型高级超声波流量计有8个探头，加敷设电缆l 3410型单通道普通超声波流量计有2个探头，加敷设电缆l 3420型双通道普通超声波流量计有4个探头，加敷设电缆2.3 总说明书 以下章节将叙述所有丹尼尔气体超声波流量计的总说

27、明书2.3.1 应用丹尼尔气体超声波流量计应用于高压气体；最小运行压力一般为10 bar (150psi 1MPa)。2.3.2 实际尺寸 对于高级超声波流量计来说，流量计箱的公称管径包括100mm至900mm(4 - 36)。可配置管径为100 mm 至 600 mm (4 - 24)的普通超声波流量计。25mm=1对于更大管径的可用性问题，应咨询丹尼尔公司。原文2-10页2.3.3 压力范围根据ANSI B16.5的规定，丹尼尔超声波流量计箱体适用于ANSI压力等级300、600、900和1500。对于更高压力等级的使用，请咨询丹尼尔公司。2.3.4 流量范围限值 可以利用以下表格（表2-

28、1、表2-2、表2-3、表2-4）以及以下图示（图2-7、图2-8、图2-9、图2-10）为管径100mm至900mm (4 - 36)的高级超声波流量计表示参考条件下的流量范围。 在为某一特别应用确定实际流量计的测量范围之前应咨询丹尼尔公司。可以采用以下公式（见图2-6）计算在压力和温度参考（基准）条件下的流量计测量范围： 图2-6 流量计测量范围 压力和温度参考条件原文2-11页在该公式中：Qref = 参考条件下的流速 (Nm3/h, Scfh)Pref = 参考条件下的绝对压力 (Pa; psia)Tref = 参考条件下的绝对温度 (K; R)Qf = 运行条件下的低流速 (m3/h, cfh)Pf = 流动条件下的绝对压力 (Pa; psia)Tf = 流动条件下的绝对温度 (K; R)Zf = 流动条件下的