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超聲波流量計的原理(lǐ)及選型
  • 發布日期:2014-05-29      浏覽次數:2307
    • 超聲波(bō)流量(liàng)計的原理及選(xuǎn)型插入式超聲(shēng)流量計:可不停産安裝和(hé)維護。采用(yòng)陶瓷傳感器,使用我公司鑽孔裝置進行不停(tíng)産安裝。一般爲(wèi)單聲道測量(liàng),爲了提高(gāo)測量(liàng)準确度,可選擇三聲道。管段式超聲流量計:需切開管路安裝,但以後的維(wéi)護可不停産。可選擇單聲道或三聲道傳感器。外夾(jiá)式超聲流量計:能夠完成固定和移動測量。采用耦合劑(室溫(wēn)固化的(de)矽橡膠(jiāo)或高溫長鏈聚合油脂)安裝,安裝(zhuāng)時不損壞管路。便攜式超聲流量計:便攜使用,内置可充電锂電池,适合移動測量,配接(jiē)磁性傳感器。手持(chí)式超聲流(liú)量計:體(tǐ)積小,重量輕,内置可充(chōng)電锂電池,手持使用,配接磁性傳感器。防爆型超聲流量計:用于爆炸性環境液體(tǐ)流量測量,爲防爆兼本安型。即轉換器爲防爆型,傳(chuán)感器爲本質安全型。流量測量系統:由多(duō)台超(chāo)聲流量計和系統主站組成。适于多條管路的集中測量。超聲熱量(liàng)計:用(yòng)于供(gòng)熱系統的熱量測量。電池(chí)供電型超聲流量計:采用一節锂電池供電的一體式超(chāo)聲流量計。适于無市電供應的測量場合(hé),一節電池可使用十年,具有多種(zhǒng)測量功(gōng)能。系列明渠流量計,用(yòng)于液體明渠流量(liàng)測量,測量傳感器可采用超聲(shēng)速度傳感(gǎn)器、帕氏槽、P-B槽(cáo)、三角堰、矩形堰和(hé)全寬堰,并采用超聲液位測量。該系統明渠流量計測量準(zhǔn)确、可靠。采用超聲速度(dù)傳感器時,可測量大型渠(qú)道或涵洞的液體流量。堰槽式明渠(qú)流量計:可使用帕氏槽、P-B槽、三角堰、矩(jǔ)形堰、全寬堰進行明渠流量測量,液位傳感器采用超聲(shēng)傳感器。超聲式明(míng)渠流量計:采用超聲傳感器測量(liàng)流速及液位。測量準确度高,适于大型渠道和涵洞的流量測量。根據測(cè)量準确度要求,超聲速度測量(liàng)可選擇單聲道、雙聲道和三聲道。超聲式明渠流量計:采用超(chāo)聲傳感器測量(liàng)流速及液位。測量準确度高,适于大型渠道和涵洞(dòng)的流量測量。根據測量準确度要求,超(chāo)聲速度測量可選(xuǎn)擇單聲道、雙聲道和三聲道。超聲波流量計一般不作結算計量儀表使(shǐ)用,對于現場計量點(diǎn)損壞(huài)生産(chǎn)不能(néng)停機更換,又需要(yào)檢測參數指導生産的情況也往往用到超聲波流量計。超聲波流量計zui大(dà)優勢是用于大口徑流量測量(管徑大于2米),即使有些結算用計量點,經過使用雙方認可,選用精度高的超聲波流量計,可以節(jiē)約成本,并減少維護量。超聲波(bō)流量計的(de)選型及應(yīng)用摘(zhāi)要超聲波流量計是(shì)一種利用超聲(shēng)波脈沖來測量流體流量的速度式流量儀表(biǎo),它從80年代(dài)開始(shǐ)進入我國(guó)工業生産(chǎn)和(hé)計量領域,并在(zài)90年代得到迅速發(fā)展。文章對我佃國内市場上出(chū)現了各類超聲(shēng)波流量進行了深入研究(jiū)分析,結合多年的實際應用經驗,系(xì)統闡述了超聲波(bō)流(liú)量計的分類方法(fǎ);從儀表性(xìng)能、被測介(jiè)質經濟性,實用性等方面總結了選用超聲波流(liú)量的原則(zé),并對應用中如何選位、安(ān)裝、維護提(tí)出具體建(jiàn)議,爲用戶合理選擇(zé)和應用超(chāo)聲波流量計提供了一些可以借鑒的經驗和方法。關鍵(jiàn)詞超聲流量計;換(huàn)能器(qì);時差式;安裝方式(shì) 近幾年來,随着電子技術、數字(zì)技術的發展,利用超聲波(bō)脈沖測量流體流量(liàng)的技術發展很(hěn)快,基于不同原(yuán)理,适用于不(bú)同場合的各種型式的超聲波流量(liàng)計(jì)得到了廣泛應用,同時也很快,對廣大用戶提出如(rú)何認識超聲波流量計、怎樣選擇合适的類型,使用中應注意些什麽問(wèn)題等一系列問題(tí),本文綜合國内超聲波流量計目前的(de)發展情況及多年應用的實踐,對上述問題進行了些探讨。1超聲波(bō)流量計的分類 超聲(shēng)波流量(liàng)計的各類很(hěn)多,依照不同的分類方法,可以分爲不同類型的超聲(shēng)波流量計。 1.1多譜(pǔ)勒式超聲波流量(liàng)計 換能器1發射頻率爲f1的超聲波信号,經過管道内液體(tǐ)中的懸浮顆粒(lì)或氣泡後,頻率(lǜ)發(fā)生偏移(yí),以f2的頻率反射到換能器2,這就是多譜(pǔ)勒将就,f2與f1之差即爲多譜(pǔ)勒頻差fd。 當管道條(tiáo)件、換能器安裝位置、發射頻率、聲速(sù)确定(dìng)以後,c、f1、θ即爲常(cháng)數,流體流速和多(duō)譜勒頻移成正比,通過測量頻移就可得到流體流速,進而求得流體流量。 1.2時差式超聲波流(liú)量計 時差式超(chāo)聲波流量計是利用(yòng)聲波在流體中順流(liú)傳播和逆流(liú)傳播的時間差與流體流速成正比這一原理(lǐ)來測量(liàng)流體流量的。 2區别 根據超聲波(bō)流量計(jì)使用場合不同,可以分(fèn)爲固定式超聲波流(liú)量計和便攜式超聲波流量計2.1這兩類超聲波流量計的主要區别(1)适用(yòng)的場合不同 固定式超聲波流(liú)量計用于安裝在某一固定位(wèi)置,對某一特定管道(dào)内流體的(de)流量(liàng)進行長期不間(jiān)斷的計量(liàng);便(biàn)攜式超聲波流量計具有很(hěn)大的機動性,主要用于對不同(tóng)管道的流體流量作臨時性測(cè)量。(2)供電方式不(bú)同 固(gù)定式超聲波流量計要求長期連續運行,所以要使用220V交流電(diàn)源,便攜式超聲(shēng)波流量計既可以使用現場的交(jiāo)流電源,也備有内置充電電池,可以連續工作5~10h[小時],大大方便了不同場合臨時性流量測量的需要。(3)部分功能不同 因定式超聲波流量計,通常都(dōu)有4-20mA信号輸出等功能,供遠傳顯示使用,但其内部隻能存(cún)貯一條管道的(de)參數;便攜式超(chāo)聲波(bō)流量計隻是爲了現場查看當時流量和短時間内的累計流量,故一般無輸出信(xìn)号功能,但爲(wèi)了方便測量不同管道流量,它具(jù)有(yǒu)豐富的貯存功能,可以同時存貯數十條不同管道的參數(shù),供随(suí)時調(diào)出使用。2.2換能器(qì)供(gòng)電方(fāng)式不同 可以分爲外貼式、插入式、管段式三(sān)種超聲波流量計。(1)外貼式 外貼式超(chāo)聲波流量計(jì)是生産zui早,用戶zui熟悉且應用zui廣泛的超聲波流量計,安(ān)裝換能器無需(xū)管道(dào)斷流,即貼即用,它充分體現了超聲波(bō)流量計安裝簡(jiǎn)單、使用方便的特點。(2)管段式 某些管道(dào)因材質疏、導聲不(bú)良,或者鏽蝕嚴重(zhòng),襯裏和管(guǎn)道内空間有間隙等原因,導緻超聲波信号衰減嚴重,用外貼(tiē)式(shì)超聲波流量計無法(fǎ)正(zhèng)常測量,所以産生了(le)管段式超聲波流量計。管段式超聲波流(liú)量(liàng)計把(bǎ)換能器和測量管組成一體,解(jiě)決了外貼式流量(liàng)計在測量中的一個難題。而且測量精度也比其它超聲波流量計要高,但同(tóng)時也犧牲(shēng)了外貼式超聲波(bō)流(liú)量計不斷流安裝這一優(yōu)點,要求切開管(guǎn)道安裝換能器。(3)插入式 插入式(shì)超(chāo)聲波流量計(jì)介于(yú)上述(shù)二者中間。在安裝上可(kě)以不斷流,利用專門工(gōng)具在有水的管道(dào)上打(dǎ)孔,把換(huàn)能器插入管道内,完成安裝。由于換能器在管道内,其信号的發射、接受隻經過(guò)被測介質,而不經過管壁和(hé)襯裏,所以其測(cè)量不受管(guǎn)質和管襯材料(liào)限制。3超聲波流量計的選(xuǎn)型 超聲波(bō)流量計除上述各種類型外,近(jìn)年來(lái)又出現了采用數字化電路的數字式超聲波流(liú)量計,把(bǎ)換能器和轉換器做在一起的一體式超聲波流量計,等等。面對衆多(duō)類型的超聲波流(liú)量計,用戶要根(gēn)據實際情況和測量需要合(hé)理選型。3.1多譜勒式超聲波流量計 隻能用于測量含有适量能反射超聲波(bō)信号的顆粒或氣泡的流體,如工廠排放(fàng)液、未處理(lǐ)的污水、雜志含量穩定的工廠(chǎng)過程(chéng)液等。要注(zhù)意它對被測介質要求比(bǐ)較苛刻(kè),即(jí)不能是潔淨水,同時雜技含量要相對穩定,才可以正常測量,而且不同(tóng)廠家的儀表性能及對被測廠家的要求也不一樣。選擇此類超聲波流量計即要(yào)對被測介質(zhì)心中有數,也(yě)要對所選用的(de)超聲波流量計的性能、精度(dù)和對被測介質的要求有深入的(de)了解。3.2便攜式超聲波流量計 适用于臨時性測量,主要用于校對管道上已(yǐ)安裝(zhuāng)其它流量儀表的運行狀态,進行一個區域内的流體平衡(héng)測試,檢查管道的當時流量情況等(děng)。如果不作固定安裝,而用于這(zhè)些(xiē)用途時,選用便攜(xié)式(shì)超聲波流量計既方便又經濟。3.3時差式超聲波流量計 目前(qián)生産zui多、應用範圍zui廣泛的是時差式超聲(shēng)波流量計。它主要用來測量潔淨的流體流量,在自來水公司和工業用水領(lǐng)域,得(dé)到廣泛應用。此外它也可以測量雜(zá)技含量不(bú)高(雜質含量小于10g/L,粒徑小于1mm)的均勻流體(tǐ),如污水等介質的流量,而且精度可(kě)達±1.5%。實際應用表明,選用時差式超聲(shēng)波流(liú)量計,對相應(yīng)流體的測量都可以達到滿(mǎn)意的效(xiào)果。3.4管道式超(chāo)聲波(bō)流量計 精度zui高,可達到±0.5%,而(ér)且不受管道材質、襯裏的限制,适用于流量測量精度要求高的場合。但随着管徑的增大,成本也會随增加,通常情況(kuàng)下,選用中小口徑的管段式超聲波(bō)流量計,較爲經濟。3.5固定式超聲波流量計 如果有足夠的安裝(zhuāng)空間,使用(yòng)插入式換能器代替外貼式換能器,*消除了管襯、結(jié)垢及管壁(bì)對超聲波(bō)信号衰減的影響,測量穩定性更高(gāo),也大大減小了維護工作量。而且,由(yóu)于插入式換能器也可(kě)以不斷流安裝,所以其應用正在不斷推廣。有的(de)廠家推出了内部爲(wèi)數字化電路的超聲波流量計,其特點是采用數字電路處理(lǐ)信号,糾錯(cuò)能力增強,取樣及時(shí),精度提高(模拟電路的精度爲±1.5%,數字電路可以達到±1.0%),而且集成度提高,儀表體積大大減小,有多種信号輸出模式供選擇,在實際應用也取得了很好的效果。用戶在使用中可以和模拟電路的超(chāo)聲波流量計(jì)進行比較。超聲波流量計的功能(néng)選擇(zé),用戶可以根據實際情況來确(què)定。如果測量雙向流體,一定要選擇帶有(yǒu)正負計量功能的超(chāo)聲波流量計;如果用戶需要定期了解流體在一定(dìng)時段有流量情況,可以選擇帶(dài)打印(yìn)機的超聲波流量計。總之,所選擇的(de)超聲波流量計的功能既要滿足用戶需要,也不必貪多求全,造成許多(duō)功能閉置不用,而增加購買成本。4超聲波流量計的(de)應用 超聲波流量計(jì)在應用中,需要注意以下幾個方面的問(wèn)題:4.1正确(què)選擇這是超聲波流量(liàng)計能夠正常工(gōng)作的基礎。如果(guǒ)選型(xíng)不當,或會造成流量無法(fǎ)測量,或者用戶使用不做便等後果。具體選型原則,前面已做了(le)詳細的介紹。4.2合理安裝換能器安裝不合理是超聲(shēng)波流量計不能正常(cháng)工作的主要原因(yīn)。安裝換(huàn)能器需要考慮位置的确定(dìng)和方式的選擇兩個問題(tí)。确定位置時除保證足夠的上(shàng)、下遊直管段外(wài),尤其要注意換能(néng)器盡量避開有變頻調速嚣、電焊機(jī)等(děng)污(wū)染電源的場合。在安裝方式上(shàng),主要有(yǒu)對貼安裝方式和(hé)V方式、Z方式三種。多譜勒式超(chāo)聲波流量計采用對貼式安(ān)裝方式,時差式超聲波流量計采用V方式和(hé)Z方式,通常情況下,管徑小于300mm時,采用V方式安裝,管徑大(dà)于200mm時,采用Z方式安裝。對于即可以用(yòng)V方式安(ān)裝又可以方式安裝的換(huàn)能器,盡量選用Z方式。實(shí)踐表明(míng),Z方式安裝的換能器超聲波信号強度高,測量的穩定性(xìng)也好(hǎo)。4.3及時核校 對于現(xiàn)場安(ān)裝固定式超(chāo)聲波流量計數量大、範圍廣的用戶,可以(yǐ)配備一台同類型的便攜式超聲波流(liú)量計,用于核校現場儀表的情況。一是堅持一裝一校,即對每一台新(xīn)裝超聲波流量計在安裝調試時進行核校,确(què)保選位好(hǎo)、安裝好、測量準;二是對在線(xiàn)運行的超聲(shēng)波流量計(jì)發生流量突變時,要利用便攜(xié)式超聲波流量計進(jìn)行及時核校,查清流量突(tū)變的原因,弄清楚是(shì)儀(yí)表發生故障還是流(liú)量(liàng)确實發生了變化。4.4定期維護與(yǔ)其他流量儀表(biǎo)相比(bǐ),超聲波流量計的維護量是比(bǐ)較小的。對(duì)于外貼換能器(qì)超聲(shēng)波流量計(jì),安裝以後(hòu)無水壓損(sǔn)失,無潛在漏水,隻需定期檢查換能器是否松動,與管道之間的粘合劑是否良好即可;插入式超聲波流量計,要定期清理探頭上沉積的雜質、水垢等有無漏水現象;如果是一體式超聲波流量(liàng)計,要檢查流量計與管道之間的法蘭鏈接是否良好(hǎo),并考慮(lǜ)現場溫(wēn)度和濕度對其電子部件的影響(xiǎng),等待。定期維護可以(yǐ)确保超聲波流量計(jì)的長期穩定運行(háng)。超聲波(bō)流量計使(shǐ)用中注意事項1、瞬(shùn)時流量(liàng)計波動大(dà)? A、信号強度波動大;B、本身測量流體波動大; 解決(jué)方法:調(diào)整好探(tàn)頭位置(zhì),提高信号強度(保持(chí)在3%以上)保證信号強度穩定,如本身流體波動大(dà),則位置不好,重新選點,确保*D後5D的工況要求(qiú)。2、外夾式流量計(jì)信号低?管徑過大(dà),管道結垢嚴重,或選擇(zé)安裝方(fāng)式不對。 解決方法:對于管徑過大、結垢嚴(yán)重,建議采用插入式(shì)探頭,或選擇“Z"型安裝方式。3插入式探頭使(shǐ)用一段時間後信号(hào)降低?可能探頭發(fā)生偏移或探頭表面水垢厚。 解決方法:重新調整探頭位置,清冼探(tàn)頭發射(shè)面。4、開機無顯示檢查電(diàn)源屬性(xìng)是否與儀表的額定值相對(duì)應,保險絲是否燒斷,如以上問題(tí)不薦在,對建議把儀(yí)器發回我司由專業技術人員檢查。5、開機後儀表僅有背光,無任何字符(fú)顯示此情(qíng)況一般爲程序芯片失,建(jiàn)議把儀器(qì)發回我司進行處理。6、儀表(biǎo)在現場強幹擾(rǎo)下無法使用? 供電電源波動範圍較大,周圍有變頻(pín)器或強磁場幹擾,接地線不正确。 解決方(fāng)法:給儀表提供穩(wěn)定的供電電源,儀(yí)表安裝遠離變(biàn)頻器和強磁場幹擾(rǎo),有良好的接地線。
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