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1.MPU技術(shù)。
2.MPU 1200的特性。
3.制造。
4.測(cè)試和檢驗(yàn)。
5.總結(jié)。
6.計(jì)量控制系統(tǒng)（如果時(shí)間允許）。

人們考慮使用MPU l200超聲波技術(shù)用于管線計(jì)量的原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)橐郧霸S多其它的用戶已經(jīng)成功地使用過它，同時(shí)它有優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)超聲波流量計(jì)的獨(dú)特特性：

—6聲道，12個(gè)傳感器。
—采用修正信號(hào)處理技術(shù)。
—可以計(jì)算密度。
—包含壓力和溫度補(bǔ)償。
—具有較強(qiáng)的接口擴(kuò)展能力。
—具有故障檢測(cè)和補(bǔ)償功能，即使在某些出錯(cuò)狀態(tài)下，儀器也可以連續(xù)運(yùn)行。

為什么人們會(huì)使用六對(duì)直聲道超聲波流量計(jì)來取代四或六聲道流量計(jì)呢？

六聲道流量計(jì)對(duì)精度的改進(jìn)不大，除非傳感器的運(yùn)行不正常。MPU 1200使用修正編碼信號(hào)處理技術(shù)，其信號(hào)傳輸距離比其它儀器要短。如果管壁上有沉積物，直通路徑可以避免反射的難題。l2個(gè)傳感器安裝在管道截面的不同角度上的安裝很好地覆蓋了管道的整個(gè)流通截面。

毫無疑問大家都熟悉六聲道超聲波天然氣流量計(jì)的工作原理，按以下方法理解時(shí)，其測(cè)量原理將變得更為簡(jiǎn)單。我們可以想象你正以一個(gè)角度從河一邊（點(diǎn)A）游到另一邊（點(diǎn)B）又游回。如果你計(jì)算一下從A到B，和從B到A所花的時(shí)間，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)順流游比逆流游用時(shí)少。該時(shí)間差與河流的流速成比例（假定你兩次游泳的速度和力量相同）MPU 1200正是應(yīng)用了相同的原理測(cè)量修正/編碼脈沖從一個(gè)傳感器到達(dá)另一個(gè)傳感器的時(shí)間和返回的時(shí)間，用這兩次測(cè)量結(jié)果和相差的方程式，便可計(jì)算出流速。MPU 1200的工作頻率大約為160 kHz。12個(gè)傳感器給出的6個(gè)聲道位于4個(gè)平行面上測(cè)重功能是以測(cè)量的速度值，計(jì)算出“真實(shí)”的流體流量，并結(jié)合流體截面積，計(jì)算出總流量Q。聲道代碼是從0到11（0-11，1-10，2-9，3-8，4-7，5-6）。在文章的后面我還要提到這些數(shù)字。

在MPU 1200的設(shè)計(jì)階段，要考慮由于上游管線布線不同（在不同層面上，有一個(gè)或更多的彎頭）而產(chǎn)生的軸向流和橫向流時(shí)流量測(cè)量的影響。這正是在兩個(gè)上層面上安裝十字交叉?zhèn)鞲衅鞯脑颉８鶕?jù)這8個(gè)傳感器的測(cè)量信息和兩個(gè)橫向流速（Vs）計(jì)算方程式可以解決上述問題通過分析流體方向可以確定是否要處理紊流或交叉流由于MPU 1200流量計(jì)測(cè)量了Vs，所以它可以補(bǔ)償橫向流測(cè)量產(chǎn)生的誤差。下層面?zhèn)鞲衅饔兄跍y(cè)量流量計(jì)下半部的平均氣體流速。

對(duì)任何超聲波流量計(jì)來說不僅要面臨紊流和交叉流的挑戰(zhàn)，還要考慮使用過程中噪音對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響?，F(xiàn)場(chǎng)不同類型的設(shè)備都會(huì)引發(fā)超聲噪音，例如，發(fā)電機(jī)的渦輪，起重設(shè)備的電機(jī)、泵、壓縮機(jī)等。然而，最通常的噪音來自于流量控制閥（簡(jiǎn)稱FCV）。由于超聲噪音是在空氣中傳播的，空氣的流動(dòng)能抑制噪音的產(chǎn)生。因此，在管線設(shè)計(jì)時(shí)，將FCV放置在流量計(jì)的下游。另一個(gè)消除/減少噪音影響的辦法是在流量計(jì)和FCV中間安裝屏蔽T型管。

超聲噪音信號(hào)常常比傳感器信號(hào)強(qiáng)，由于天然氣流量計(jì)測(cè)量原理是基于對(duì)時(shí)間的測(cè)量，因此計(jì)算噪聲脈沖信號(hào)在空氣中的傳輸起止時(shí)間非常重要。然而在吵雜的環(huán)境中做到這點(diǎn)很不容易。其它的廠家的信噪比是10:1，我們的信噪比是0.5:1，也就是說，我們的流量計(jì)對(duì)超聲噪音的敏感度要比其它流量計(jì)低20倍。

除了測(cè)量天然氣的流速，計(jì)算出操作條件下天然氣的流量和質(zhì)量流量外，MPU 1200另一個(gè)特點(diǎn)是它還可以計(jì)算天然氣的密度。MPU 1200利用聲速（VOS）壓縮因子Z計(jì)算天然氣密度。壓縮因子Z可以從在線氣相色譜儀（GC），或從與天然氣相關(guān)的API表格中得到

密度SW模型輸入值如下：

—操作VOS 操作（聲速）；
—操作壓力；
—操作溫度；
—H2S，N2，CO2，H2O、H2S組分的摩爾含量；
—輸出值是氣體密度

計(jì)算的模型基礎(chǔ)是：

—?dú)怏w成份（IS0準(zhǔn)則）；
—AGA 8（94）狀態(tài)方程式；

檢測(cè)實(shí)驗(yàn)表明在不同壓力和溫度條件下，在線密度計(jì)的測(cè)量值與MPU1200的密度計(jì)算值的偏差為+/-0.1%。

通過熱值計(jì)算，VOS值也可用來計(jì)算熱值/能量流速（BTU）。

如前所述，流量計(jì)測(cè)量時(shí)間，因此流量計(jì)殼體內(nèi)部的任何擴(kuò)張和收縮都會(huì)改變路徑長(zhǎng)度從而影響測(cè)量時(shí)間降低測(cè)量精度。按照AGA9通報(bào)（USM的主導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)），可發(fā)現(xiàn)以下誤差：0.21%的誤差。

操作溫度改變90℉，會(huì)產(chǎn)生0.21%的誤差。
操作壓力改變725psi， 會(huì)產(chǎn)生0.137%的誤差。

MPU 1200與孔板式流量計(jì)或氣體渦輪流量計(jì)相比是十分智能化的儀表，它能提示許多儀表的使用狀況。流量計(jì)的測(cè)量是連續(xù)的，24/7對(duì)比VOS差值，流速差值，增益偏差，高/低流速，使用的脈沖百分比。如果這些參數(shù)超出設(shè)定值時(shí)，流量計(jì)就會(huì)報(bào)警。流量計(jì)中的操作軟件（Winscreen）所檢測(cè)和補(bǔ)償誤差，因此即使在有上述報(bào)警的情況下儀表也可以精確計(jì)量。MPU 1200流量計(jì)保證即使兩對(duì)傳感器失效，其結(jié)果也會(huì)符合AGA9通報(bào)的要求.

MPU 1200氣體超聲波流量計(jì)可以與多種外圍設(shè)備連接，如流量計(jì)算機(jī)FC、氣相色譜儀GC、壓力變送器、溫度變送器、密度計(jì)、流量控制閥FCV、SCADS系統(tǒng)、PLC和DCS。流量計(jì)支持TCP/IP協(xié)議下的LAN/以太網(wǎng)接口，也支持MODBUS、ECCMA協(xié)議下的RS232、422、485串行接口 。同時(shí)還有HART、4-20mA、脈沖輸入和繼電器輸出接口。此外還有一個(gè)選擇項(xiàng)，通過調(diào)制解調(diào)器或INTERNET進(jìn)行遠(yuǎn)傳操作/診斷。流量計(jì)有一個(gè)或兩個(gè)通訊口，可以通過HART或4-20mA信號(hào)與壓力/溫度變送器、GC和密度計(jì)等直接相連。

FMC MS公司還提供可以購買或者租用傳感器的工具。該工具帶雙截?cái)嘧饔玫呐欧砰y，因此在傳感器更換過程中不需要切斷工藝過程。該工具的工作壓力高于200bar，有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)證明傳感器更換后不需要重新標(biāo)定。因?yàn)閭鞲衅魇浅蓪?duì)標(biāo)定的，所以它們需要成對(duì)更換（4-7，0-l1，2-9等）。如果電纜沒有機(jī)械性損傷就不需要更換了。

儀表的不同部件由FMC MS公司在各地的幾個(gè)工廠制造，而產(chǎn)品組裝和研發(fā)都?xì)w屬于挪威的Kongsberg工廠。

以下列出不同部件的原產(chǎn)地：

—傳感器-挪威和德國；
—電子單元-美國；
—直管段-挪威、德國和英國；
—組裝和測(cè)試-挪威，德國和英國；

工廠標(biāo)定也在不同的地方進(jìn)行：

—用氮?dú)庠诓煌瑴囟?。壓力下（儀表的整個(gè)工作范圍內(nèi)），對(duì)傳感器成對(duì)進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定一挪威；
—儀表的組裝、標(biāo)定和測(cè)試-挪威，德國和英國；

除上述所列不同特性外，MPU 1200技術(shù)還有以下特征：

—脈沖寬度調(diào)節(jié)（MPU 1200，1/67）；
—雙向操作（例如有注入，采出計(jì)量的存儲(chǔ)設(shè)備）；
—非插入式設(shè)計(jì)；
—無壓力降；
—重量輕，體積?。?
—高精度，高重復(fù)性；
—在線傳感器抽取工具；

—（不用移動(dòng)部件）；維護(hù)量低（儀表內(nèi)沒有需移動(dòng)部件）

由于超聲波技術(shù)相對(duì)比較新（孔板式流量?jī)x表的使用始自1920年）。人們?nèi)韵Ｍ傻牡谌?流體實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行流量標(biāo)定。有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室，有的實(shí)驗(yàn)室不能表定特殊規(guī)格的流量計(jì)。并不是所有的實(shí)驗(yàn)室都能測(cè)試滿量程的所有尺寸儀表（從6”至42”）。
在德國Ruhrgas（德國天然氣管道經(jīng)營商）的Pigsar工廠，MPU 1200經(jīng)過了全面流量測(cè)試，提供了儀表在哪些情況下需要重新標(biāo)定的依據(jù)。

—整體更換電子單元時(shí)不需要標(biāo)定。
—更換傳感器（4-7，或4-7和0-11，或全部）。更換兩對(duì)傳感器不需要標(biāo)定只有更換所有的傳感器才需要重新標(biāo)定。
—模擬傳感器故障（4-7，或4-7&0-l1，或4-7& O-11& 5-6，或4-7&0-11&5-6&1-10）兩對(duì)傳感器故障不需要重新標(biāo)定。PTB（德國的機(jī)構(gòu)）已經(jīng)表明，MPU 1200型流量計(jì)在兩對(duì)或更多對(duì)傳感器發(fā)生故障前，不需要重新標(biāo)定）。

在設(shè)計(jì)一個(gè)完整的計(jì)量系統(tǒng)時(shí)，F(xiàn)MC MS公司可以利用其以前設(shè)計(jì)的3維模型軟件。該軟件設(shè)計(jì)精確度高，方便使用，模擬效果與實(shí)際狀況驚人地相似。FMC MS制造的多種輸送設(shè)備（多于1300種）可與整個(gè)系統(tǒng)成橇，包括與不同類型的流量計(jì)配合使用的流量計(jì)量系統(tǒng)、輔助儀器（PT，TT，DT，GC）、流量計(jì)算機(jī)（FC）、操作站（OS）、監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)（報(bào)警和報(bào)告）以及其它通訊系統(tǒng)如SCADA、PLC's、DCS等。FMCMS也可以為工程承包商提供流量計(jì)和附件。由承包商進(jìn)行系統(tǒng)集成。

計(jì)量控制系統(tǒng)由每條計(jì)量管線上量控制FC，一條計(jì)量LAN，和就地操控機(jī)，如便攜式電腦和打印報(bào)告的計(jì)算機(jī)等構(gòu)成。通常還要安裝與工廠監(jiān)控機(jī)或通訊LAN或串行接口。計(jì)量LAN也可接上ISDN路由器遙控現(xiàn)場(chǎng)。在工廠LAN上可看到與DCS/SCADA系統(tǒng)連接的其它計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)，打印機(jī)也是構(gòu)成操作站的一個(gè)組成部分。用于打印報(bào)告和報(bào)警信息。

來自于FMC MS's Kongsberg工廠的FPM 207CE型流量計(jì)算機(jī)是具有PC 104 CPU處理系統(tǒng)的品牌。它不僅具有閃存還具有SRAM 和DRAM。它有能力處理3臺(tái)任意組合的液體或氣體流量計(jì)但是多數(shù)用戶每條計(jì)量管線都只需要一臺(tái)FC。所有液體和氣體軟件都采用標(biāo)準(zhǔn)單位計(jì)算。FC具有PLC能力，因此不需要安裝額外的裝置開啟或關(guān)閉計(jì)量管線。FC可以安裝在面板上或裝在配有雙電源的19"支架上，可以與撬上的現(xiàn)場(chǎng)儀器進(jìn)行數(shù)字或模擬通訊。它支持：

—2個(gè)LAN；
—4個(gè)串行接口（支持Modbus協(xié)議RS 232、422和485）；
—與MS辦公室應(yīng)用軟件和瀏覽器相聯(lián)的Microsoft DLL接口；
—便于遠(yuǎn)程控制的遠(yuǎn)程網(wǎng)接口；

FCM 212監(jiān)控系統(tǒng)基于HP UNIX服務(wù)器或工業(yè)PC機(jī)。它可以升級(jí)以便適用于所有類型的應(yīng)用。系統(tǒng)可以組態(tài)為熱備工作狀態(tài)，以便用于要求高的工作場(chǎng)所。操控界面基于MS Windows系統(tǒng)，為用戶設(shè)計(jì)的報(bào)告程序和模擬程序也作為系統(tǒng)的一部份，實(shí)現(xiàn)重要工藝參數(shù)實(shí)時(shí)和歷史趨勢(shì)的監(jiān)控。

在自動(dòng)模式，系統(tǒng)能自動(dòng)打開或關(guān)閉管線從而控制每天輸送的天然氣量。它的作用如同是計(jì)量站的主人，與其它設(shè)備通訊，記錄何日何時(shí)發(fā)生的報(bào)警、事件和操作。顯示的工藝模擬流程圖和報(bào)警處理，校準(zhǔn)裝置處理（在液體站），趨勢(shì)、工藝信號(hào)等信息構(gòu)成加工廠的完整描繪。