本文分为以下几个部分：

    1.MPU技术。
    2.MPU 1200的特性。
    3.制造。
    4.测试和检验。
    5.总结。
    6.计量控制系统（如果时间允许）。

    人们考虑使用MPU l200超声波技术用于管线计量的原因很简单，因为以前许多其它的用户已经成功地使用过它，同时它有优于标准超声波流量计的独特特性：

    —6声道，12个传感器。
    —采用修正信号处理技术。
    —可以计算密度。
    —包含压力和温度补偿。
    —具有较强的接口扩展能力。
    —具有故障检测和补偿功能，即使在某些出错状态下，仪器也可以连续运行。

    为什么人们会使用六对直声道超声波流量计来取代四或六声道流量计呢？

    六声道流量计对精度的改进不大，除非传感器的运行不正常。MPU 1200使用修正编码信号处理技术，其信号传输距离比其它仪器要短。如果管壁上有沉积物，直通路径可以避免反射的难题。l2个传感器安装在管道截面的不同角度上的安装很好地覆盖了管道的整个流通截面。

    毫无疑问大家都熟悉六声道超声波天然气流量计的工作原理，按以下方法理解时，其测量原理将变得更为简单。我们可以想象你正以一个角度从河一边（点A）游到另一边（点B）又游回。如果你计算一下从A到B，和从B到A所花的时间，你就会发现顺流游比逆流游用时少。该时间差与河流的流速成比例（假定你两次游泳的速度和力量相同）MPU 1200正是应用了相同的原理测量修正/编码脉冲从一个传感器到达另一个传感器的时间和返回的时间，用这两次测量结果和相差的方程式，便可计算出流速。MPU 1200的工作频率大约为160 kHz。12个传感器给出的6个声道位于4个平行面上测重功能是以测量的速度值，计算出“真实”的流体流量，并结合流体截面积，计算出总流量Q。声道代码是从0到11（0-11，1-10，2-9，3-8，4-7，5-6）。在文章的后面我还要提到这些数字。

    在MPU 1200的设计阶段，要考虑由于上游管线布线不同（在不同层面上，有一个或更多的弯头）而产生的轴向流和横向流时流量测量的影响。这正是在两个上层面上安装十字交叉传感器的原因。根据这8个传感器的测量信息和两个横向流速（Vs）计算方程式可以解决上述问题通过分析流体方向可以确定是否要处理紊流或交叉流由于MPU 1200流量计测量了Vs，所以它可以补偿横向流测量产生的误差。下层面传感器有助于测量流量计下半部的平均气体流速。

    对任何超声波流量计来说不仅要面临紊流和交叉流的挑战，还要考虑使用过程中噪音对测量结果产生的影响。现场不同类型的设备都会引发超声噪音，例如，发电机的涡轮，起重设备的电机、泵、压缩机等。然而，最通常的噪音来自于流量控制阀（简称FCV）。由于超声噪音是在空气中传播的，空气的流动能抑制噪音的产生。因此，在管线设计时，最好将FCV放置在流量计的下游。另一个消除/减少噪音影响的办法是在流量计和FCV中间安装屏蔽T型管。

    超声噪音信号常常比传感器信号强，由于天然气流量计测量原理是基于对时间的测量，因此计算噪声脉冲信号在空气中的传输起止时间非常重要。然而在吵杂的环境中做到这点很不容易。其它的厂家的信噪比是10:1，我们最佳的信噪比是0.5:1，也就是说，我们的流量计对超声噪音的敏感度要比其它流量计低20倍。

    除了测量天然气的流速，计算出操作条件下天然气的流量和质量流量外，MPU 1200另一个特点是它还可以计算天然气的密度。MPU 1200利用声速（VOS）压缩因子Z计算天然气密度。压缩因子Z可以从在线气相色谱仪（GC），或从与天然气相关的API表格中得到

    密度SW模型输入值如下：

    —操作VOS 操作（声速）；
    —操作压力；
    —操作温度；
    —H2S，N2，CO2，H2O、H2S组分的摩尔含量；
    —输出值是气体密度

    计算的模型基础是：

    —气体成份（IS0准则）；
    —AGA 8（94）状态方程式；

    检测实验表明在不同压力和温度条件下，在线密度计的测量值与MPU1200的密度计算值的偏差为+/-0.1%。

    通过热值计算，VOS值也可用来计算热值/能量流速（BTU）。

    如前所述，流量计测量时间，因此流量计壳体内部的任何扩张和收缩都会改变路径长度从而影响测量时间降低测量精度。按照AGA9通报（USM的主导标准），可发现以下误差：0.21%的误差。

    操作温度改变90℉，会产生0.21%的误差。
    操作压力改变725psi， 会产生0.137%的误差。

    MPU 1200与孔板式流量计或气体涡轮流量计相比是十分智能化的仪表，它能提示许多仪表的使用状况。流量计的测量是连续的，24/7对比VOS差值，流速差值，增益偏差，高/低流速，使用的脉冲百分比。如果这些参数超出设定值时，流量计就会报警。流量计中的操作软件（Winscreen）所检测和补偿误差，因此即使在有上述报警的情况下仪表也可以精确计量。MPU 1200流量计保证即使两对传感器失效，其结果也会符合AGA9通报的要求.

    MPU 1200气体超声波流量计可以与多种外围设备连接，如流量计算机FC、气相色谱仪GC、压力变送器、温度变送器、密度计、流量控制阀FCV、SCADS系统、PLC和DCS。流量计支持TCP/IP协议下的LAN/以太网接口，也支持MODBUS、ECCMA协议下的RS232、422、485串行接口 。同时还有HART、4-20mA、脉冲输入和继电器输出接口。此外还有一个选择项，通过调制解调器或INTERNET进行远传操作/诊断。流量计有一个或两个通讯口，可以通过HART或4-20mA信号与压力/温度变送器、GC和密度计等直接相连。

    FMC MS公司还提供可以购买或者租用传感器的工具。该工具带双截断作用的排放阀，因此在传感器更换过程中不需要切断工艺过程。该工具的工作压力高于200bar，有几个权威实验证明传感器更换后不需要重新标定。因为传感器是成对标定的，所以它们需要成对更换（4-7，0-l1，2-9等）。如果电缆没有机械性损伤就不需要更换了。

    仪表的不同部件由FMC MS公司在各地的几个工厂制造，而产品组装和研发都归属于挪威的Kongsberg工厂。

    以下列出不同部件的原产地：

    —传感器-挪威和德国；
    —电子单元-美国；
    —直管段-挪威、德国和英国；
    —组装和测试-挪威，德国和英国；

    工厂标定也在不同的地方进行：

    —用氮气在不同温度。压力下（仪表的整个工作范围内），对传感器成对进行零点标定一挪威；
    —仪表的组装、标定和测试-挪威，德国和英国；

    除上述所列不同特性外，MPU 1200技术还有以下特征：

    —脉冲宽度调节（MPU 1200，1/67）；
    —双向操作（例如有注入，采出计量的存储设备）；
    —非插入式设计；
    —无压力降；
    —重量轻，体积小；
    —高精度，高重复性；
    —在线传感器抽取工具；

    —（不用移动部件）；维护量低（仪表内没有需移动部件）

    由于超声波技术相对比较新（孔板式流量仪表的使用始自1920年）。人们仍希望由公认的第三方-流体实验室进行流量标定。全世界有几个实验室，有的实验室不能表定特殊规格的流量计。并不是所有的实验室都能测试满量程的所有尺寸仪表（从6”至42”）。
    在德国Ruhrgas（德国天然气管道经营商）的Pigsar工厂，MPU 1200经过了全面流量测试，提供了仪表在哪些情况下需要重新标定的依据。

    —整体更换电子单元时不需要标定。
    —更换传感器（4-7，或4-7和0-11，或全部）。更换两对传感器不需要标定只有更换所有的传感器才需要重新标定。
    —模拟传感器故障（4-7，或4-7&0-l1，或4-7& O-11& 5-6，或4-7&0-11&5-6&1-10）两对传感器故障不需要重新标定。PTB（德国的权威机构）已经表明，MPU 1200型流量计在两对或更多对传感器发生故障前，不需要重新标定）。

    在设计一个完整的计量系统时，FMC MS公司可以利用其以前设计的3维模型软件。该软件设计精确度高，方便使用，模拟效果与实际状况惊人地相似。FMC MS制造的多种输送设备（多于1300种）可与整个系统成橇，包括与不同类型的流量计配合使用的流量计量系统、辅助仪器（PT，TT，DT，GC）、流量计算机（FC）、操作站（OS）、监测计算机、打印机（报警和报告）以及其它通讯系统如SCADA、PLC's、DCS等。FMCMS也可以为工程承包商提供流量计和附件。由承包商进行系统集成。

    计量控制系统由每条计量管线上一流量控制FC，一条计量LAN，和就地操控机，如便携式电脑和打印报告的计算机等构成。通常还要安装与工厂监控机或通讯LAN或串行接口。计量LAN也可接上ISDN路由器遥控现场。在工厂LAN上可看到与DCS/SCADA系统连接的其它计算机的数据，打印机也是构成操作站的一个组成部分。用于打印报告和报警信息。

    来自于FMC MS's Kongsberg工厂的FPM 207CE型流量计算机是具有PC 104 CPU处理系统的唯一品牌。它不仅具有闪存还具有SRAM 和DRAM。它有能力处理3台任意组合的液体或气体流量计但是多数用户每条计量管线都只需要一台FC。所有液体和气体软件都采用标准单位计算。FC具有PLC能力，因此不需要安装额外的装置开启或关闭计量管线。FC可以安装在面板上或装在配有双电源的19"支架上，可以与撬上的现场仪器进行数字或模拟通讯。它支持：

    —2个LAN；
    —4个串行接口（支持Modbus协议RS 232、422和485）；
    —与MS办公室应用软件和浏览器相联的Microsoft DLL接口；
    —便于远程控制的远程网接口；

    FCM 212监控系统基于HP UNIX服务器或工业PC机。它可以升级以便适用于所有类型的应用。系统可以组态为热备工作状态，以便用于要求高的工作场所。操控界面基于MS Windows系统，为用户设计的报告程序和模拟程序也作为系统的一部份，实现重要工艺参数实时和历史趋势的监控。

    在自动模式，系统能自动打开或关闭管线从而控制每天输送的天然气量。它的作用如同是计量站的主人，与其它设备通讯，记录何日何时发生的报警、事件和操作。显示先进的工艺模拟流程图和报警处理，校准装置处理（在液体站），趋势、工艺信号等信息构成加工厂的完整描绘。