丹尼尔高级超声波气体流量计安装、维修及诊断说明书

丹尼尔高级超声波气体流量计安装、维修及诊断说明书

丹尼尔测量与控制有限公司

爱默生过程控制有限公司

德克萨斯州休斯敦市

文件号码3-9000-752

A 版本

2005年12月

重要提示

鉴于这些测量仪器为精密仪器，为了确保操作是在设备铭牌所示范围内，因此当你在安装、使用及维护时，必须遵守丹尼尔指南进行。当在进行安装、使用及维护丹尼尔产品时，应遵守下列提示并将其纳入你的安全工作计划中。

●在进行安装、操作及维修该产品前，应阅读所有说明。如该手册并非是正确的，请拨打

1-713-467-6000（24小时全天侯销售及维修服务支持），尔后将为您提供所需要的手册。

您可保存该手册以供将来参考之需。

●如您对本手册有任何问题不清楚，请联系你的丹尼尔销售代表获得解释。

●请遵照产品所标示及所附的警告、注意事项及说明。

●应教导你的人员进行正确的安装、操作及维护该产品。

●进行安装设备时应按照正确的说明书所指示的要求及当地规范和国家规范。将所有产品

连通适当电源及施加正确的压力。

●为了确保产品的良好性能，应雇用专业的人员进行安装、操作、更新、编排及维护该产

品。

●当某部件需要更换时，应确保进行更换工作的专业人员是使用生产商指定的部件。未经

授权的部件及操作流程会对产品的性能产生影响，并会引发操作中的事故隐患。看起来很相似的替换部件可能会导致火灾、电路短路或不正常的操作。

●为了预防人员受伤，应确保所有设备的门已关闭、保护性的盖子已归位，除非专业人员

正在对其进行维修。

●必须始终阅读及遵守《丹尼尔高级超声波气体流量计安装、维修及诊断说明书》和所有产

品警告及说明书

●如该产品使用于其它非指定用途，可能会导致财产损坏和/或严重人员伤亡。

●在易燃情况下打开产品防火外壳时，必须切断供电。

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操作步骤：

1. 应先断电。

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丹尼尔测量与控制有限公司

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注意

丹尼尔测量与控制公司（简称丹尼尔公司）不对本说明书的技术或编辑错误及遗漏所负责。就本说明书而言，丹尼尔公司不作出无论明示或暗示，包含暗示的可为商品性及其适用的目的之保证；并且在任何情况下，丹尼尔公司不对任何特殊及间接损害，包括但不仅限于产品损失及得益损失等等负责。

本说明书中所使用的产品名称仅供生产商及厂商识别之用，这些产品名称或许会是这些公司的商标/注册商标。

该印刷品的内容只作提供资料之用，无论是以明示或暗示的方式，就本说明书所描述的产品商品性或服务及它们的使用或适用而言，尽管我们已经竭尽全力确保其准确性，但它们不应被视为保证或担保。我们保留随时更变或提高此类产品的设计或规格的权利。

丹尼尔公司不承担选择，使用或维护任何产品的责任。正确选择、使用及维护任何丹尼尔产品的责任仅限于购买者及终端用户。

丹尼尔及丹尼尔标志是丹尼尔工业有限公司的注册商标。爱默生标志是爱默生电器公司的商标及服务商标。

丹尼尔超声波气体流量计包括MARK III 电子元件在内受美国专利5,983,730 和4,646,575保护

版权? 2005

由丹尼尔测量与控制有限公司所有

德克萨斯州休斯敦市

版权所有。未经美国德克萨斯州休斯敦市丹尼尔测量与控制有限公司的书面许可，任何人不得以任何形式及任何方法复制该说明书包括图形、电子或机械之内的任何部分。

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保修

1. 有限保修：根据本说明书第二节的限制条件，除非本说明书有明确说明，丹尼尔测量与控制有限公司（以下简称丹尼尔公司）保证执行指定程序的固件将由丹尼尔公司提供，并且保证在保修期内，所提供的产品在正常使用情况下材料本身没有瑕疵或缺陷，以及提提供的服务在技术上没有瑕疵。产品的保修期为在初次安装后的十二（12）个月之后，或由丹尼尔公司发货后的十八（18）个月之内，以先到期的保修期为准。耗材的保修期为发货后的90天之内，所提供服务的保修期为完成维修服务的90天之内。由丹尼尔从第三方公司为买主所购买的产品（转卖产品）的保修期限应为原生产商的保修期。买方应同意丹尼尔公司不需为转卖产品承担合理的采购及运输之外的责任。如果买方发现任何质量瑕疵或缺陷，可就此在所适用的保修期限内向丹尼尔公司提交书面通知。丹尼尔公司将有权选择立即校正由丹尼尔公司所发现在固件错误或维修上的错误；或修改或更新丹尼尔公司所认为有瑕疵或缺陷部分产品或固件的离岸价格；或以原价退回有瑕疵部分的产品或服务的货款。由缺乏维护、正常磨损和使用、不匹配的电源、不适当的使用环境、事故、错误使用、不正确的安装、更改、修理、存储或管理及其它并非由丹尼尔公司所造成的错误而产生的产品部件更换或修理并不在此有限保修范围之内，所有费用应由买方承担。在事先没有丹尼尔公司销售代表的书面许可的情况下，丹尼尔公司不承担由买方或第三方所产生的任何费用。在没有丹尼尔公司书面许可的条件下，由拆除、重新安装所产生的费用、运费、时间、及丹尼尔公司工作人员所产生的交通费用与诊断所产生的费用，按照本保修条款，应由买方承担。保修期内，修理后的产品或更新后的部件的保修期为原产品所剩的保修期或90天，以期限长的保修期为准。本有限保修条款是由丹尼尔公司制定的，只能在经过授权的丹尼尔销售代表书面签字后才能更改。除非在协议中有明示，丹尼尔公司不对产品的适销性和针对特定目的的适用性，或任何其它由于产品或服务所引起的问题做出任何明示或暗示的声明或担保。材料的腐蚀并不在我们的保修范围之内。

2. 赔偿的限制及责任：丹尼尔公司将不会为履行义务延迟而造成的损失承担责任。此中，就本保证的违反事宜赔偿应只限于修理、改正、更换或以本说明书的第一节中的条款说明以原价退款。在任何情况下，无论何种索赔形式或诉讼原因（无论是基于合同、侵权、过失、严格责任、其它侵权诉讼或其它原因），丹尼尔公司对买方及/或其消费者的责任不应因索赔或诉讼原因而超过其所提供给买方特定产品或所提供服务的价格。买方应同意无论什么情况下，丹尼尔公司对买方和/或其消费者的责任扩大到相关损失赔偿、间接损害赔偿或惩罚性赔偿。“间接损害赔偿”包括但不仅限于预期收益的损失、使用损失、收益损失和成本资金。

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目录

1.简介 (1)

1.1MARK III 流量计 (1)

1.2丹尼尔CUI (2)

1.3选件MARK III 的特性 (2)

2.1.2最小推荐空间 (3)

2.1.3流量调整器 (3)

2.1.4控制阀隔音 (4)

2.2MARK III 流量计 (7)

2.3电源要求 (9)

2.4配线因素 (11)

2.4.1软性与硬性线管 (11)

2.4.2线路规格 (11)

2.4.3通讯规格 (12)

2.5远程控制 (14)

2.6100系列可选板 (14)

2.6.1压力传感器 (14)

2.6.2温度传感器 (14)

2.6.3气相色谱仪 (15)

3启动 (16)

3.1频率、数字与模拟输出 (16)

3.1.1频率和数字输出 (16)

3.1.2模拟输出 (17)

3.2线路及MARK III 电子元件 (17)

3.3启动MARK III 电子元件的电源 (20)

3.4添加流量计到CUI流量计栏并接通 (21)

3.4.1通过RS-232直接串行电缆与CUI连接进行初始串行通讯 (23)

3.4.2通过以太电缆和DHCP协议进行初始通讯 (27)

3.4.3将MARK III 流量计与广域网连通 (30)

3.4.4远程控制MARK III 流量计 (31)

3.5现场设置向导 (39)

3.6丹尼尔CUI监视屏 (47)

3.7编程键 (49)

3.7.1通过.xml文件进行安装 (50)

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3.7.2以手工输入方式进行安装 (51)

3.8设置过滤及堆栈功能 (53)

3.9读取/写入计量器配置和保存 (55)

3.9.1读取/保存流量计配置 (56)

3.9.2将配置写入流量计 (58)

3.10升级流量计程序(固件) (59)

4维护 (63)

4.1定期维护 (63)

4.2定期维护/诊断检查的频率 (63)

4.3记录－维护记录和报告 (64)

4.4基准线流量计 (68)

4.5使用AGA 10 SOS计算器 (68)

4.6维护记录和报告的趋势判断 (72)

4.7存档和审查记录 (74)

4.8浏览信号波形和收集信号波形文件 (80)

4.8.1xls ( Excel)格式文件 (82)

4.8.2ETMD格式文件 (82)

4.8.3strm格式文件 (83)

4.9流量计基本诊断 (83)

4.9.1速度分布图 (84)

4.9.2信噪比( SNR) (93)

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1. 简介

本节提供了MARK III 仪表特性的概览以及最新版本的丹尼尔CUI。

注意：本说明书及所有屏幕截图均由丹尼尔CUI4.00制作。我们强烈推荐用户将丹尼尔CUI 升级到最新版本，以充分利用每次升级所增加的功能。最新版本的丹尼尔CUI可从丹尼尔公司的网站2b820f8084868762cbaed506/daniel下载。

1.1 MARK III 流量计

本说明书主要涉及MARK III电子元件的安装、操作及维护。MARK III电子元件的许多特性与MARK III 流量计相似。我们已经努力识别出不适用于MARK II的特性。下面列表列举出了MARK III的一些主要好处：

便于使用：

增强了基于Windows操作系统的用户超声波接口（丹尼尔CUI）软件功能

增加了审核记录中的日期范围信息内容

识别问题快速便捷

菜单驱动，数据访问

增加了LED指示灯，便于视觉反馈

快速断线

检查配置迅速方便

速度

通过同级别最佳的审核跟踪，缩短了数据审核时间

精确警报，事件及配置变化只需一秒钟

100M32位快速处理器

一秒更新所有输出结果

拥有1秒及1/4秒的更新频率

高达115Kbps串行通信

传感器取样速度比MARK II 快八倍（> 30/秒）

改良的精确度

通过异常低流量精确度及通过校正的流程线性减少损失及没有计算的气体。

可靠性

单板设计（取代了MARK II中的多板设计）

改良了短暂保护功能

10.4-36伏直流电操作，并有逆极保护。

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通讯

Modbus RTU/ASCII和TCP/IP

串行端口RS-232/485（2个）

10兆以太网（可选－软件控制）

功能

审核记录－100天需要1小时，1年需要1天，3000个警报记录及3000个审计记录（可选－软件控制）

内部CPU板块温度及电压监视警报

错误检查及记忆更正

通过AGA 10计算SOS（可选－软件控制）

1.2 丹尼尔CUI

丹尼尔公司提供两个版本的丹尼尔CUI（消费者用户界面）；标准版丹尼尔CUI和豪华版丹尼尔CUI。标准版的丹尼尔CUI随每一仪器附送，无需另外费用。豪华版的丹尼尔CUI是单独出售的，它包含了几个额外的工具，这些工具能够极大程度上使启动、监测及维护仪表简单化。

标准版本的丹尼尔4.00包括：

增强的显示界面，新数据菜单及机动的显示

安装时广泛地应用向导功能，堆栈与传感器交换

Mark III端口设置的通讯配置界面

流量计固件升级文件(只限Mark III电子元件)

增强的维护记录文件收集机动性

数字波形观察

以太网连接性

丹尼尔CUI4.00豪华版配备了以下更具竞争性的优势：

监视界面允许使用多个数据图表

流量校正向导（只用于流量校正）

模拟输入校正向导，支持Mark III100系列可选板

维护文件趋势

AGA10音速计算

1.3 选件MARK III 的特性

除了本节所描述的功能性外，多项可选特性可以购买到，这些特性极大地增强了流量计的性能。

100系列可选板

气相频谱仪通讯用串行RS-232/RS-485(半工模式)端口或额外的串行端口(RS-232也可以配置成全工模式和支持CUI)

当前压力和温度的4-20毫安模拟输入(16字节)

4-20毫安模拟输入(16字节)

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除上述通用导则外，AGA文件同时也推荐：

●该流量计与所邻近的管道内径应相同，尤其是上端法兰，相差不应大于1%，并且必须小

心排列以减小流量干扰。法兰内部焊接应平整、顺畅。上端法兰或垫圈的任何部分突出于气流部分不得多于内部管径的1%。

●流量计的内壁应保持干净，没有因冷凝物所产生的沉淀或油渍与铁鳞的混合物，沙子或

污垢，这些因素会影响流量计的横截面积。

●对于单向流而言，热安装套管应安装于流量计的下游的2D与3D之间。对于双向流而言，

热管安装套管应安装于流量计法兰的任意两面于3D和5D之间。

●虽说大部分超声波流量计并不需要安装过滤装置，但在如果流量计内会有杂质造成沉淀的

情况下，应该安装过滤装置。

●就由控制阀、流量调整器和流量计定向所产生的噪音干扰问题，应向生产商咨询。

遵循所有的AGA推荐（包括生产商基于最新的研究和测试结果的推荐）将导致现场安装，而这是在AGA文档中所陈述的容许误差范围之内。由于管道设施、所使用的流量调整器及制造公差对流量计所产生的影响，许多用户会将整个管道装置视为一个整体来校正，从而减少额外的不确定因素。通过这种方式，安装所对流量计精度的影响将被最小化。

2.1.2 最小推荐空间

当设计流量计工作站时，应考虑到有足够的空间对流量计及相关管道进行操作，应增加空间。最低程度，流量计的两侧应至少有两英尺的空间空余。如果小于这个空间，那么进行流量计操作时将会异常困难，尤其是操作传感器时。

2.1.3 流量调整器

为了减小不理想的管道安装所带来的影响，丹尼尔公司推荐安装超声波流量计时同时安装为该种型号的流量计配套的流量调整器。所使用的流量调整器应能确保通过流量计时的流型是连贯的；能够减少测量过程中所出现的不确定因素；并能使日常维护简单化。

请与丹尼尔公司联系，以获得最新的流量调整器型号与安装标准。

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<<<4>>> 2.1.4 控制阀隔音

在传感器间传播的声音频率超过了125千兆赫。遗憾的是一些型号的控制阀所产生的噪音也在这个频率范围之内。此类超声波噪音量级取决于包括阀的型号、流量以及阀门差在内的几个因素。这些噪音会使流量计的信号模糊，并产生小流量信噪比，这使得流量计的电子元件难以区别、有时甚至无法区别这两种信号。 图

2－1显示了当控制阀有轻微噪音时的流量计的波形图2－2显示了当流量计受到来自控制阀微噪音时的波形。3.8节论述了如何对Mark II 和Mark III 电子元件进行配置，以便控制来自控制阀的噪音。

图2－1 正常波形

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图2－2有噪音时的波形

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丹尼尔高级超声波气体流量计安装、维修及诊断说明书 <<<6>>> 数字信号处理有助于减小外来噪音的影响，另一个妥善的解决方法便是将流量计与噪音源隔离开来。由于多数噪音会顺流而下而不是逆流而上，因此控制阀应尽可能地安装在远离流量计的下游位置。由于流量计工作站的空间所限，控制阀与流量计之间的距离有限；因此，需要采取其它手段来减弱噪音。

T 型弯曲在减弱噪音方面比一般弯曲要强大约两倍。这是因为T 型弯曲会使噪音反射回噪音源。下图说明了安装T 型弯曲减弱噪音的方法。

图2－3显示了典型的用一个T 型弯曲来隔离控制阀噪音与流量计的单线图。图2－4显示了典型的用一个T 型弯曲来隔离控制阀噪音与流量计的双线图。

图2－3 使用一个T 型弯曲及距离来减弱控制阀的噪音

图2－4 典型的用一个T 型弯曲与下游连接

最大可

用距离

控制阀

超声波流量计 可选双T

型弯曲

流向 流量调节器

丹尼尔高级超声波气体流量计安装、维修及诊断说明书2.2 MARK III 流量计

Mark III 流量计包括以下三个组装部件：

1. 顶部防爆套

2. 底部本质安全基础单位组装部件

3. 流量计主体

图2－5显示了包括套及电路板在内的Mark III电子元件的主要部件

顶部防爆套Mark

III组装部件

IS 接口

板

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丹尼尔高级超声波气体流量计安装、维修及诊断说明书 <<<8>>>

流量计的主体有两种设计方式： 1. 3400型（英国燃气公司设计）：该设计中，共有四条通道，两条离中线有0.309R ，另两条为0.809R 。此设计用于8英寸及更大的流量计上。 C 弦

A 弦

B 弦

D 弦 B 弦和D 弦 A 弦和C 弦

流向

图2-6 底部图-3400型 图2-7 顶部图-3400型

2. 3422型流量计主体（Dual X 设计）：该流量计是四通道设计，所有通道均与流量计的中线相距0.5R 。该设计用在4英寸与6英寸的流量计上( 2004年6月前，也使用在8英寸的流量计上)。 A 弦 C 弦 D 弦

B 弦

B 弦和D 弦

B 弦和D 弦

流向

图2-8 底部图-3422型 图2-9 顶部图-3422型

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丹尼尔高级超声波流量计的容量、尺寸和重量提供在

下表。

表2-1在所推荐的最大流量速度的高级超声波容量

* 容量是指Schedule 40管并四舍五入了。

表2-2高级超声波流量计尺寸和重量(600 ANSI)

2.3 电源要求

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表2-3电源要求

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2.4 配线因素

本节论述了Mark III电子元件的配线因素。关于Mark III流量的信息，请参阅丹尼尔超声波气体流量计参考、安装和操作说明书(P/N 3-9000-740)的第3节。

2.4.1 软性与硬性线管

尽管软件性与硬性管都能用于与流量计连接，但我们强烈推荐使用软性管连接电源，信号线连接流量计，因为进入基座单位的配线和采集板需要移除附在上方管套的基座盖子。进入基座内部是需要：

●排除故障或更换采集板

●排除线路连接和接口故障

●更换传感器或排除传感器故障

软性管道有助于卸掉盖子，以及打开或翘起上部的管套，因此得以进入内部元件和配线。使用硬性管道需要移除管道和断开上方管套的连接，因此才能移开上部管套。软性管应该足够松驰，这样上部管套才能够重新定位，以便进入基座的内部。一般说来，18英寸长的软性管道足以服务于下部管套的电子元件。

2.4.2 线路规格

下列表格列举了所推荐的连接Mark III电子元件与所有附属设备及通讯设备的线缆。

表2-4配线推荐

备注:

1. 5-导体线缆允许RS-485全工模式。如果只需要RS-232，那么可使用9930(3导体)。

必须注意到RS-485通讯，丹尼尔CUI需要全工模式。

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2. 特定组(1组和2组)的频率与数字输出线缆可以与线缆1合在一起(如6-conductor +

shield (Belden 9960)可成一组)。

3. Belden 8760是铠装的，而9740不是。

4. 为了减少费用，可使用两对线缆。只有在传送器通过流量计电子元件传送给流量计

算机的信号呈回路时才需要。如果使用了分开的压力和温度，那么将流量计与传送器直接相连。

5. 气相频谱仪与流量计之间的通讯是通过RS-232或RS-485半工串口模式，因此4-导

体线缆是不必要的。

2.4.3 通讯规格

Mark III流量计提供了两个标准的和一个可选择的RS-232/RS-485串行通讯端口和一个可选择的以太端口。

丹尼尔CUI与Mark III流量计进行串口通讯时，需要全工通讯模式-三线RS-232或五线RS-485。通过Modbus与流量计进行串口通讯的设备并不需要全工模式。这典型包括流量计算机和RTU。

表2-5通讯规格

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当使用了或相当于它的线缆时，RS-232通讯线缆波特率为9600比特/秒的线缆最大长度为250英尺(88.3米)，RS-485通讯线缆波特率为38400比特/秒的线缆最大长度为1970英尺(600英尺)。对于RS-232而言，线缆越长，一般需要减少波特率。长度越短(小于50英尺)

可以使用19，200波特或更高。

附录A.2包括了开关设置和线缆接口图。3.4节中说明了如何设置通讯参数。

2.5 远程控制

丹尼尔公司的CUI软件（所有版本）均能通过拨号调制解调器或无线电对Mark II and Mark III 流量计进行远程控制。在3.4.4节中，我们将会详细论述。通过使用以太端口，Mark III 电子元件也能通过广域网进行远程控制。我们将在3.4.3节中详细论述实现远程控制的方法。

远程控制的主要优势是缩短了维护时间，这能大大削减操作费用，并能加快诊断任何潜在的问题的速度。尽管并不需要高速连接来传输可能收集到的数据，但我们还是推荐使用带宽至少为28.8 Kbps 的拨号调制解调器。频展无线电将与Mark II和Mark III电子元件共同工作，但是数据传输速度或许有所限制，因此并不是那些最需要的通讯技术。

2.6 100系列可选板

100系列可选板为Mark III流量计增加了下列性能：

●模拟(4 - 20 mA) 温度取样及压力信号

●模拟输出（4 - 20 mA）是可通过软件进行配置的，它描绘了容积流量、气体速度、

声音速度、能量率或质量比。

●RS-232/RS-485（半双工）串行口既可使用于GC通讯（作为Modbus 主机）也可使

用于普通用途的串行通讯（作为Modbus从机）。如果是与丹尼尔CUI同时使用，因为丹尼尔CUI需要进行全工模式通讯，必须使用RS-232。

应注意到模拟输入为16位，完整差异，这使得存在于传感器的闭合电路能通过100系列可选择板，而不需要I到I（电流到电流）的绝缘体。

2.6.1 压力传感器

压力传感器输入是用来将流量校正为基本状况，并且通过AGA10计算声音的速度。

该压力传感器是通过磁场连接板上的J12接通电源。关于电线接口的详细信息，请参考附录A.5开关设置取决于输入方法是“源”模式（通过流量计供电）还是接收模式（内部供电）。

2.6.2 温度传感器

温度传感器输入是用来将流量校正为基本状况，并且通过AGA10计算声音的速度。

该温度传感器是通过磁场连接板上的J12接通电源。关于电线接口的详细信息，请参考附录A.5开关设置取决于输入方法是源摂模式（通过流量计供电）还是接收模式（内部供电）。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/t5bq.html