1.MPU技術。
    2.MPU 1200的特性。
    3.制造。
    4.測試和檢驗。
    5.總結。
    6.計量控制系統（如果時間允許）。

    人們考慮使用MPU l200超聲波技術用于管線計量的原因很簡單，因為以前許多其它的用戶已經成功地使用過它，同時它有優于標準超聲波流量計的獨特特性：

    —6聲道，12個傳感器。
    —采用修正信號處理技術。
    —可以計算密度。
    —包含壓力和溫度補償。
    —具有較強的接口擴展能力。
    —具有故障檢測和補償功能，即使在某些出錯狀態下，儀器也可以連續運行。

    為什么人們會使用六對直聲道超聲波流量計來取代四或六聲道流量計呢？

    六聲道流量計對精度的改進不大，除非傳感器的運行不正常。MPU 1200使用修正編碼信號處理技術，其信號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的工作原理，按以下方法理解時，其測量原理將變得更為簡單。我們可以想象你正以一個角度從河一邊（點A）游到另一邊（點B）又游回。如果你計算一下從A到B，和從B到A所花的時間，你就會發現順流游比逆流游用時少。該時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正是應用了相同的原理測量修正/編碼脈沖從一個傳感器到達另一個傳感器的時間和返回的時間，用這兩次測量結果和相差的方程式，便可計算出流速。MPU 1200的工作頻率大約為160 kHz。12個傳感器給出的6個聲道位于4個平行面上測重功能是以測量的速度值，計算出“真實”的流體流量，并結合流體截面積，計算出總流量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字。

    在MPU 1200的設計階段，要考慮由于上游管線布線不同（在不同層面上，有一個或更多的彎頭）而產生的軸向流和橫向流時流量測量的影響。這正是在兩個上層面上安裝十字交叉傳感器的原因。根據這8個傳感器的測量信息和兩個橫向流速（Vs）計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流量計測量了Vs，所以它可以補償橫向流測量產生的誤差。下層面傳感器有助于測量流量計下半部的平均氣體流速。

    對任何超聲波流量計來說不僅要面臨紊流和交叉流的挑戰，還要考慮使用過程中噪音對測量結果產生的影響。現場不同類型的設備都會引發超聲噪音，例如，發電機的渦輪，起重設備的電機、泵、壓縮機等。然而，最通常的噪音來自于流量控制閥（簡稱FCV）。由于超聲噪音是在空氣中傳播的，空氣的流動能抑制噪音的產生。因此，在管線設計時，最好將FCV放置在流量計的下游。另一個消除/減少噪音影響的辦法是在流量計和FCV中間安裝屏蔽T型管。

    超聲噪音信號常常比傳感器信號強，由于天然氣流量計測量原理是基于對時間的測量，因此計算噪聲脈沖信號在空氣中的傳輸起止時間非常重要。然而在吵雜的環境中做到這點很不容易。其它的廠家的信噪比是10:1，我們最佳的信噪比是0.5:1，也就是說，我們的流量計對超聲噪音的敏感度要比其它流量計低20倍。

    除了測量天然氣的流速，計算出操作條件下天然氣的流量和質量流量外，MPU 1200另一個特點是它還可以計算天然氣的密度。MPU 1200利用聲速（VOS）壓縮因子Z計算天然氣密度。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

    計算的模型基礎是：

    —氣體成份（IS0準則）；
    —AGA 8（94）狀態方程式；

    檢測實驗表明在不同壓力和溫度條件下，在線密度計的測量值與MPU1200的密度計算值的偏差為+/-0.1%。

    通過熱值計算，VOS值也可用來計算熱值/能量流速（BTU）。

    如前所述，流量計測量時間，因此流量計殼體內部的任何擴張和收縮都會改變路徑長度從而影響測量時間降低測量精度。按照AGA9通報（USM的主導標準），可發現以下誤差：0.21%的誤差。

    操作溫度改變90℉，會產生0.21%的誤差。
    操作壓力改變725psi， 會產生0.137%的誤差。

    MPU 1200與孔板式流量計或氣體渦輪流量計相比是十分智能化的儀表，它能提示許多儀表的使用狀況。流量計的測量是連續的，24/7對比VOS差值，流速差值，增益偏差，高/低流速，使用的脈沖百分比。如果這些參數超出設定值時，流量計就會報警。流量計中的操作軟件（Winscreen）所檢測和補償誤差，因此即使在有上述報警的情況下儀表也可以精確計量。MPU 1200流量計保證即使兩對傳感器失效，其結果也會符合AGA9通報的要求.

    MPU 1200氣體超聲波流量計可以與多種外圍設備連接，如流量計算機FC、氣相色譜儀GC、壓力變送器、溫度變送器、密度計、流量控制閥FCV、SCADS系統、PLC和DCS。流量計支持TCP/IP協議下的LAN/以太網接口，也支持MODBUS、ECCMA協議下的RS232、422、485串行接口 。同時還有HART、4-20mA、脈沖輸入和繼電器輸出接口。此外還有一個選擇項，通過調制解調器或INTERNET進行遠傳操作/診斷。流量計有一個或兩個通訊口，可以通過HART或4-20mA信號與壓力/溫度變送器、GC和密度計等直接相連。

    FMC MS公司還提供可以購買或者租用傳感器的工具。該工具帶雙截斷作用的排放閥，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，有幾個權威實驗證明傳感器更換后不需要重新標定。因為傳感器是成對標定的，所以它們需要成對更換（4-7，0-l1，2-9等）。如果電纜沒有機械性損傷就不需要更換了。

    儀表的不同部件由FMC MS公司在各地的幾個工廠制造，而產品組裝和研發都歸屬于挪威的Kongsberg工廠。

    以下列出不同部件的原產地：

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

    工廠標定也在不同的地方進行：

    —用氮氣在不同溫度。壓力下（儀表的整個工作范圍內），對傳感器成對進行零點標定一挪威；
    —儀表的組裝、標定和測試-挪威，德國和英國；

    除上述所列不同特性外，MPU 1200技術還有以下特征：

    —脈沖寬度調節（MPU 1200，1/67）；
    —雙向操作（例如有注入，采出計量的存儲設備）；
    —非插入式設計；
    —無壓力降；
    —重量輕，體積小；
    —高精度，高重復性；
    —在線傳感器抽取工具；

    —（不用移動部件）；維護量低（儀表內沒有需移動部件）

    由于超聲波技術相對比較新（孔板式流量儀表的使用始自1920年）。人們仍希望由公認的第三方-流體實驗室進行流量標定。全世界有幾個實驗室，有的實驗室不能表定特殊規格的流量計。并不是所有的實驗室都能測試滿量程的所有尺寸儀表（從6”至42”）。
    在德國Ruhrgas（德國天然氣管道經營商）的Pigsar工廠，MPU 1200經過了全面流量測試，提供了儀表在哪些情況下需要重新標定的依據。

    —整體更換電子單元時不需要標定。
    —更換傳感器（4-7，或4-7和0-11，或全部）。更換兩對傳感器不需要標定只有更換所有的傳感器才需要重新標定。
    —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）兩對傳感器故障不需要重新標定。PTB（德國的權威機構）已經表明，MPU 1200型流量計在兩對或更多對傳感器發生故障前，不需要重新標定）。

    在設計一個完整的計量系統時，FMC MS公司可以利用其以前設計的3維模型軟件。該軟件設計精確度高，方便使用，模擬效果與實際狀況驚人地相似。FMC MS制造的多種輸送設備（多于1300種）可與整個系統成橇，包括與不同類型的流量計配合使用的流量計量系統、輔助儀器（PT，TT，DT，GC）、流量計算機（FC）、操作站（OS）、監測計算機、打印機（報警和報告）以及其它通訊系統如SCADA、PLC's、DCS等。FMCMS也可以為工程承包商提供流量計和附件。由承包商進行系統集成。

    計量控制系統由每條計量管線上一流量控制FC，一條計量LAN，和就地操控機，如便攜式電腦和打印報告的計算機等構成。通常還要安裝與工廠監控機或通訊LAN或串行接口。計量LAN也可接上ISDN路由器遙控現場。在工廠LAN上可看到與DCS/SCADA系統連接的其它計算機的數據，打印機也是構成操作站的一個組成部分。用于打印報告和報警信息。

    來自于FMC MS's Kongsberg工廠的FPM 207CE型流量計算機是具有PC 104 CPU處理系統的唯一品牌。它不僅具有閃存還具有SRAM 和DRAM。它有能力處理3臺任意組合的液體或氣體流量計但是多數用戶每條計量管線都只需要一臺FC。所有液體和氣體軟件都采用標準單位計算。FC具有PLC能力，因此不需要安裝額外的裝置開啟或關閉計量管線。FC可以安裝在面板上或裝在配有雙電源的19"支架上，可以與撬上的現場儀器進行數字或模擬通訊。它支持：

    —2個LAN；
    —4個串行接口（支持Modbus協議RS 232、422和485）；
    —與MS辦公室應用軟件和瀏覽器相聯的Microsoft DLL接口；
    —便于遠程控制的遠程網接口；

    FCM 212監控系統基于HP UNIX服務器或工業PC機。它可以升級以便適用于所有類型的應用。系統可以組態為熱備工作狀態，以便用于要求高的工作場所。操控界面基于MS Windows系統，為用戶設計的報告程序和模擬程序也作為系統的一部份，實現重要工藝參數實時和歷史趨勢的監控。

    在自動模式，系統能自動打開或關閉管線從而控制每天輸送的天然氣量。它的作用如同是計量站的主人，與其它設備通訊，記錄何日何時發生的報警、事件和操作。顯示先進的工藝模擬流程圖和報警處理，校準裝置處理（在液體站），趨勢、工藝信號等信息構成加工廠的完整描繪。