超聲流量計現場(chǎng)故障診斷與處理方法

    隨著(zhù)天然氣事業(yè)的蓬勃發(fā)展，天然氣貿易計量的準確度要求越來(lái)越高，代表目前最先進(jìn)的天然氣計量?jì)x表“超聲流量計”應用越來(lái)越廣泛。當前國內最大的西氣東輸天然氣管道工程全線(xiàn)使用超聲流量計進(jìn)行貿易計量，正在建設中的川氣東送天然氣管道也將全線(xiàn)使用超聲流量計。由于氣體超聲流量計基本上是依賴(lài)國外進(jìn)口，而國內計量人員掌握超生計量技術(shù)及現場(chǎng)解決問(wèn)題的能力非常有限，一旦流量計出現問(wèn)題只有依靠廠(chǎng)家服務(wù)，廠(chǎng)家服務(wù)不但服務(wù)費用昂貴，而且周期慢長(cháng)，對保證正常生產(chǎn)極為不利。所以作為超聲流量計應用工程師必須具備一定現場(chǎng)診斷和處理超聲流量計故障的能力。

    1 超聲流量計應用主要難點(diǎn)

    從國內目前應用的超聲波流量計總體來(lái)講，存在以下應用難點(diǎn)：

    （1）廠(chǎng)家維修服務(wù)工程師數量有限，無(wú)法做到及時(shí)服務(wù)，往往造成流量計故障運行。

    （2）由于集成技術(shù)，超聲波流量計配件相當昂貴，使用單位一般未建立備件庫，備品備件的種類(lèi)和數量不能滿(mǎn)足應急維修的需求。

    （3）技術(shù)壟斷限制了國內人員對流量計維修能力，國外產(chǎn)品的故障診斷軟件無(wú)授權無(wú)法使用，更換CPU主板僅靠硬件插拔更換不能解決問(wèn)題，需要廠(chǎng)家人員到現場(chǎng)下載上傳正確的組態(tài)數據方能讓超聲波正常使用。

    （4）服務(wù)程序繁雜，國外企業(yè)都需先購買(mǎi)服務(wù)，再派工程師到現場(chǎng)，使用單位由于財務(wù)內控等原因，需要廠(chǎng)家先提供服務(wù)再進(jìn)行結算，造成超聲波故障診斷不及時(shí)，故障原因準確定位困難。

    2　故障診斷前期準備

    我們以國內使用較多的丹尼爾超聲流量計為例。流量計分為MarkII和MarkIII兩種型號，現在市場(chǎng)上主要應用為MarkIII型號。配套流量計算機分別為S2500、S500、S600三種，其中S2500和S500流量計算機已經(jīng)停產(chǎn)，現在市場(chǎng)上供應均為S600流量計算機。超聲波流量計質(zhì)量可靠，性能良好，出現故障很低。但是當出現異常情況時(shí)，需要使用單位現場(chǎng)工程師盡快作出故障診斷。提前做好硬件和軟件兩方面的準備，才能有效地及時(shí)解決存在的各種故障。

    2.1　硬件準備

    便攜式計算機（帶RS232接口）、以太網(wǎng)線(xiàn)和RS232數據線(xiàn)、現場(chǎng)所需工具、超聲流量計備件等。目前與超聲流量計連接主要有以太網(wǎng)和RS232兩種連線(xiàn)方式，以太網(wǎng)和RS232數據線(xiàn)均需要單獨制作。以太網(wǎng)數據線(xiàn)可以選擇普通的網(wǎng)線(xiàn)，一端用于連接現場(chǎng)便攜式計算機，另一端剪斷留出3、6、1、2四根線(xiàn)端子。

    RS232數據線(xiàn)需要到市場(chǎng)上購買(mǎi)普通串行數據線(xiàn)，然后進(jìn)行改造，與計算機一端直接連接，另一端剪斷，剪斷處預留2、3、5三根線(xiàn)，再將1、4、6短接和7、8短接。由于超聲流量計損壞部件大部分為CPU板、信號放大板、換能器等設備，所以需要備有這些配件。

    2.2　軟件安裝

    用于診斷超聲流量計的CUI軟件，現在用戶(hù)使用的版本一般為CUI311和CUI412兩種版本，這兩種版本的連接方式和功能基本一致。CUI軟件可以直接點(diǎn)擊安裝成功，安裝后以太網(wǎng)連接方式能連接MarkII和MarkIII流量計，但是較新生產(chǎn)的流量計由于加了授權KEY，在首次使用以太網(wǎng)連接超過(guò)50天后將不能讀取任何數據，要想連接成功必須向廠(chǎng)家購買(mǎi)“KEY”，所以只有使用RS232連接才能不受約束。但直接安裝的CUI軟件用RS232連接方式只能連接MarkII型號的流量計，而不能連接MarkIII流量計，連接時(shí)會(huì )提示缺少驅動(dòng)，而按照幫助提示文件安裝后也不能安裝成功，這就需要再增加一個(gè)驅動(dòng)，將CUI軟件安裝軟件內的專(zhuān)用于MarkIII型號的驅動(dòng)裝上方能開(kāi)始使用。

    2.3　主機與計算機連接

    RS232連接需要將RS232數據線(xiàn)上預留的3、2、5端口依次連接到J7端子排上面的1、2、3口；以太網(wǎng)連接需要將網(wǎng)線(xiàn)上預留的3、6、1、2端子依次連接在J8端子排上1、2、4、5口。連接完畢后可以打開(kāi)電腦并點(diǎn)擊CUI軟件進(jìn)入。進(jìn)入后點(diǎn)擊“File”下的“meterdirectory”進(jìn)行連接參數設置，首先將“metertype”下的型號選擇為markIII，使用以太網(wǎng)就將“Ethernet”打上勾，并點(diǎn)擊下面的“Ethernet”將IP地址設置好并確認，同時(shí)需要將電腦上面的IP地址設置得與流量計地址設為一個(gè)小型局域網(wǎng)內。使用232連接就將“direct”勾上，并點(diǎn)擊下面的“direct”將波特率設置對并確認。設置完后點(diǎn)擊連接圖標，再點(diǎn)擊相應選擇的連接方式就可以連接成功。RS232連接與以太網(wǎng)連接后唯一不同的是以太網(wǎng)讀取數據快于RS232連接。

    3　超聲流量計故障現象及解決方法

    超聲流量計出現故障后表現出來(lái)的現象大多為計量瞬時(shí)流量數據明顯不正常和沒(méi)有瞬時(shí)流量?jì)煞N情況。

    （1）從超聲流量計CPU主板上指示燈顯示情況初步判斷。正常情況下指示燈LED5狀況為綠色閃爍，如果該指示燈出現不閃爍的情況則表明超聲流量計超聲換能器數據未上傳，這就需要將筆記本電腦通過(guò)CUI軟件與流量計相連進(jìn)行診斷。

    （2）連接成功后進(jìn)入超聲流量計實(shí)時(shí)狀態(tài)界面，可以通過(guò)界面的狀態(tài)進(jìn)行故障分析。首先查看界面右面一排是否存在報警，如果是在有一定壓力情況下A、B、C、D聲道全報警則表示所有超聲換能器信號均沒(méi)有傳上來(lái)，需要將表頭卸下緊固信號放大板的螺絲，還是不行就表示信號放大板或者CPU板損壞，可以換上新的信號放大板再測試，如果還不行，就表明CPU板損壞需要更換。

    如果出現部分聲道報警或者相應聲道增益系數、信噪比明顯不正常，則可能是相應超聲換能器損壞或者信號放大板局部通道損壞�？梢圆扇〗粨Q連線(xiàn)的方法確認具體故障原因，例如聲道A不正常，可以將超聲換能器連接線(xiàn)B1和A1互換，B2和A2互換，互換后如果出現聲道B不正常則表明信號放大板故障需要更換，如果還是聲道A不正常則表示A超聲換能器故障，可以將該超聲換能器拆下進(jìn)行清洗后再測試，如果問(wèn)題依然存在則需要更換超聲換能器，更換超聲換能器必須為同型號的超聲換能器，例如原來(lái)型號為T(mén)-12E則必須更換為T(mén)-12E型換能器而不能使用T-11E型的換能器，并且要成對的更換，不能換單個(gè)超聲換能器。

    （3）如果更換了信號放大板，可以不進(jìn)行任何參數修改。如果更換了CPU板或者超聲換能器則必須要進(jìn)行參數重置。更換CPU板前需要將原來(lái)CPU板參數下載并寫(xiě)到新CPU板上，具體操作為：換CPU板前連接上超聲流量計，進(jìn)入“tools”目錄下的“edit/compare”，點(diǎn)擊最下面的“read”，將讀取所有的CPU板參數，然后點(diǎn)擊“save”進(jìn)行保存。更換CPU板后再連接進(jìn)入該頁(yè)面，點(diǎn)擊“writeall”，可以將保存后的原參數寫(xiě)進(jìn)新CPU板內，寫(xiě)完后將現參數與原先的參數進(jìn)行對比，可以點(diǎn)擊“compare”出現更改情況，可能會(huì )出現部分不能寫(xiě)入的情況，解決辦法為點(diǎn)擊“writechecker”，選擇未改掉項進(jìn)行手動(dòng)輸入改寫(xiě)后并保存。最終要保證更換CPU板后的參數與原來(lái)的一致即完成參數設置。如果更換了超聲換能器的話(huà)需要更改CPU板參數內的超聲換能器之間的相應距離以及超聲換能器本身固有的發(fā)射和延遲時(shí)間。參數變更方法為：將原來(lái)一對超聲換能器的長(cháng)度相加減去換上的新超聲換能器總長(cháng)度，得出數據加上原來(lái)的L（A.B.C.D）值即為更改后的L長(cháng)度。將此長(cháng)度與新超聲換能器參數表上的兩個(gè)時(shí)間參數同時(shí)通過(guò)點(diǎn)擊“writechecker”進(jìn)行手動(dòng)改寫(xiě)并保存即完成。

    4　結束語(yǔ)

    超聲流量計在實(shí)際使用中會(huì )遇到各種各樣的問(wèn)題，正常使用時(shí)需要定期對超聲換能器進(jìn)行清洗，定期連接CUI軟件進(jìn)行數據分析，便于及時(shí)發(fā)現問(wèn)題。廣大使用者在實(shí)際應用中要不斷加強學(xué)習，才能擁有自己的技術(shù)力量，滿(mǎn)足日常的正常計量，為企業(yè)節約大量的成本支出。