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技術(shù)-超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)選型要求與應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2022-10-13 08:50:01 人氣: 740

近幾年來(lái),電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)發(fā)展,利用超聲波脈沖測(cè)量流體流量技術(shù)發(fā)展很快,基于不同原理,適用于不同場(chǎng)合各種型式超聲波流量計(jì)到了廣泛應(yīng)用,同時(shí)也對(duì)廣大用戶提出如何認(rèn)識(shí)超聲波流量計(jì)、怎樣選擇合適類(lèi)型,使用中應(yīng)注意些什么問(wèn)題等一系列問(wèn)題,本文綜合國(guó)內(nèi)超聲波流量計(jì)目前發(fā)展情況及多年應(yīng)用實(shí)踐,對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了些探討。


1 超聲波流量計(jì)分類(lèi)

超聲波流量計(jì)各類(lèi)很多,不同分類(lèi)方法,可以分為不同類(lèi)型超聲波流量計(jì)。


1.1 多譜勒式超聲波流量計(jì)

換能器發(fā)射頻率為f1超聲波信號(hào),管道內(nèi)液體中懸浮顆?;驓馀莺螅l率發(fā)生偏移,以f2頻率反射到換能器2,這就是多譜勒將就,f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。

設(shè)流體流速為v,超聲波聲速為c,多譜勒頻移fd正比于流體流速v,即流體流速

當(dāng)管道條件、換能器安裝位置、發(fā)射頻率、聲速確定以后,c、f1、θ即為常數(shù),流體流速和多譜勒頻移成正比,測(cè)量頻移就可到流體流速,進(jìn)而求流體流量。


1.2時(shí)差式超聲波流量計(jì)

時(shí)差式超聲波流量計(jì)是利用聲波流體中順流傳播和逆流傳播時(shí)間差與流體流速成正比這一原理來(lái)測(cè)量流體流量。換能器1向換能器2發(fā)射超聲波信號(hào),這是順流方向,其傳播時(shí)間為反之,逆流方向傳播時(shí)間為:時(shí)間差為:c>>v,故,流體流速同樣,c、L、θ均為常數(shù),測(cè)時(shí)間差△t即可求出流體流速v進(jìn)而求流體流量。


2 超聲波流量計(jì)區(qū)別

超聲波流量計(jì)使用場(chǎng)合不同,可以分為固定式超聲波流量計(jì)和便攜式超聲波流量計(jì)。


2.1這兩類(lèi)超聲波流量計(jì)主要區(qū)別

(1)適用場(chǎng)合不同

固定式超聲波流量計(jì)用于安裝某一固定位置,對(duì)某一特定管道內(nèi)流體流量進(jìn)行長(zhǎng)期不間斷計(jì)量;便攜式超聲波流量計(jì)具有很大機(jī)動(dòng)性,主要用于對(duì)不同管道流體流量作臨時(shí)性測(cè)量。


(2)供電方式不同

固定式超聲波流量計(jì)要求長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行,要使用220V交流電源,便攜式超聲波流量計(jì)既可以使用現(xiàn)場(chǎng)交流電源,也備有內(nèi)置充電電池,可以連續(xù)工作5~10h[小時(shí)],大大方便了不同場(chǎng)合臨時(shí)性流量測(cè)量需要。


(3)部分功能不同

因定式超聲波流量計(jì),通常都有4-20mA信號(hào)輸出等功能,供遠(yuǎn)傳顯示使用,但其內(nèi)部只能存貯一條管道參數(shù);便攜式超聲波流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)查看當(dāng)時(shí)流量和短時(shí)間內(nèi)累計(jì)流量,故一般無(wú)輸出信號(hào)功能,但方便測(cè)量不同管道流量,它具有豐富貯存功能,可以同時(shí)存貯數(shù)十條不同管道參數(shù),供**調(diào)出使用。


2.2 換能器供電方式不同

可以分為外貼式、插入式、管段式三種超聲波流量計(jì)。


(1)外貼式

外貼式超聲波流量計(jì)是生產(chǎn)*早,用戶*熟悉且應(yīng)用*廣泛超聲波流量計(jì),安裝換能器無(wú)需管道斷流,即貼即用,它充分體現(xiàn)了超聲波流量計(jì)安裝簡(jiǎn)單、使用方便特點(diǎn)。


(2)管段式

某些管道因材質(zhì)疏、導(dǎo)聲不良,銹蝕嚴(yán)重,襯里和管道內(nèi)空間有間隙等原因,導(dǎo)致超聲波信號(hào)衰減嚴(yán)重,用外貼式超聲波流量計(jì)無(wú)法正常測(cè)量,產(chǎn)生了管段式超聲波流量計(jì)。

管段式超聲波流量計(jì)把換能器和測(cè)量管組成一體,解決了外貼式流量計(jì)測(cè)量中一個(gè)難題。測(cè)量精度也比其它超聲波流量計(jì)要高,但同時(shí)也犧牲了外貼式超聲波流量計(jì)不斷流安裝這一優(yōu)點(diǎn),要求切開(kāi)管道安裝換能器。


(3)插入式

插入式超聲波流量計(jì) 介于上述二者中間。安裝上可以不斷流,利用專(zhuān)門(mén)工具有水管道上打孔,把換能器插入管道內(nèi),完成安裝。換能器管道內(nèi),其信號(hào)發(fā)射、接受只被測(cè)介質(zhì),而不管壁和襯里,其測(cè)量不受管質(zhì)和管襯材料限制。


3 超聲波流量計(jì)選型

超聲波流量計(jì)除上述各種類(lèi)型外,近年來(lái)又出現(xiàn)了采用數(shù)字化電路數(shù)字式超聲波流量計(jì),把換能器和轉(zhuǎn)換器做一起一體式超聲波流量計(jì),等等。面對(duì)眾多類(lèi)型超聲波流量計(jì),用戶要實(shí)際情況和測(cè)量需要合理選型。


3.1多譜勒式超聲波流量計(jì)

只能用于測(cè)量含有適量能反射超聲波信號(hào)顆?;驓馀萘黧w,如工廠排放液、未處理污水、雜志含量穩(wěn)定工廠過(guò)程液等。要注意它對(duì)被測(cè)介質(zhì)要求比較苛刻,即不能是潔凈水,同時(shí)雜技含量要相對(duì)穩(wěn)定,才可以正常測(cè)量,不同廠家儀表性能及對(duì)被測(cè)廠家要求一樣。選擇此類(lèi)超聲波流量計(jì)即要對(duì)被測(cè)介質(zhì)心中有數(shù),也要對(duì)所選用超聲波流量計(jì)性能、精度和對(duì)被測(cè)介質(zhì)要求有深入了解。


3.2便攜式超聲波流量計(jì)

適用于臨時(shí)性測(cè)量,主要用于校對(duì)管道上已安裝其它流量?jī)x表運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)行一個(gè)區(qū)域內(nèi)流體平衡測(cè)試 ,檢查管道當(dāng)時(shí)流量情況等。不作固定安裝,而用于這些用途時(shí),選用便攜式超聲波流量計(jì)既方便又經(jīng)濟(jì)。


3.3時(shí)差式超聲波流量計(jì)

目前生產(chǎn)*多、應(yīng)用范圍*廣泛是時(shí)差式超聲波流量計(jì)。它主要用來(lái)測(cè)量潔凈流體流量,自來(lái)水公司和工業(yè)用水領(lǐng)域,到廣泛應(yīng)用。此外它也可以測(cè)量雜技含量不高(雜質(zhì)含量小于10g/L,粒徑小于1mm)均勻流體,如污水等介質(zhì)流量,精度可達(dá)±1.5%。實(shí)際應(yīng)用表明,選用時(shí)差式超聲波流量計(jì),對(duì)相應(yīng)流體測(cè)量都可以達(dá)到滿意效果。


3.4管道式超聲波流量計(jì)

精度*高,可達(dá)到±0.5%,不受管道材質(zhì)、襯里限制,適用于流量測(cè)量精度要求高場(chǎng)合。但管徑增大,成本也會(huì)隨增加,通常情況下,選用中小口徑管段式超聲波流量計(jì),較為經(jīng)濟(jì)。


3.5固定式超聲波流量計(jì)

有足夠安裝空間,使用插入式換能器代替外貼式換能器,徹底消管襯、結(jié)垢及管壁對(duì)超聲波信號(hào)衰減影響,測(cè)量穩(wěn)定性更高,也大大減小了維護(hù)工作量。,插入式換能器也可以不斷流安裝,其應(yīng)用正不斷推廣。

有廠家推出了內(nèi)部為數(shù)字化電路超聲波流量計(jì),其特點(diǎn)是采用數(shù)字電路處理信號(hào),糾錯(cuò)能力增強(qiáng),取樣及時(shí),精度提高(模擬電路精度為±1.5%,數(shù)字電路可以達(dá)到±1.0%),集成度提高,儀表體積大大減小,有多種信號(hào)輸出模式供選擇,實(shí)際應(yīng)用也取了很好效果。用戶使用中可以和模擬電路超聲波流量計(jì)進(jìn)行比較。

超聲波流量計(jì)功能選擇,用戶可以實(shí)際情況來(lái)確定。測(cè)量雙向流體,一定要選擇帶有正負(fù)計(jì)量功能超聲波流量計(jì);用戶需要定期了解流體一定時(shí)段有流量情況,可以選擇帶打印機(jī)超聲波流量計(jì)??傊?,所選擇超聲波流量計(jì)功能既要滿足用戶需要,必貪多求全,造成許多功能閉置不用,而增加購(gòu)買(mǎi)成本。 


4 超聲波流量計(jì)應(yīng)用 

超聲波流量計(jì)應(yīng)用中,需要注意以下幾個(gè)方面問(wèn)題:


4.1 正確選擇

這是超聲波流量計(jì)能夠正常工作基礎(chǔ)。選型不當(dāng),或會(huì)造成流量無(wú)法測(cè)量,用戶使用不做便等后果。具體選型原則,前面已做了詳細(xì)介紹。


4.2 合理安裝

換能器安裝不合理是超聲波流量計(jì)不能正常工作主要原因。安裝換能器需要考慮位置確定和方式選擇兩個(gè)問(wèn)題。確定位置時(shí)除保證足夠上、下游直管段外,尤其要注意換能器盡量避開(kāi)有變頻調(diào)速?lài)獭㈦姾笝C(jī)等污染電源場(chǎng)合。安裝方式上,主要有對(duì)貼安裝方式和V方式、Z方式三種,如圖3。多譜勒式超聲波流量計(jì)采用對(duì)貼式安裝方式,時(shí)差式超聲波流量計(jì)采用V方式和Z方式,通常情況下,管徑小于300mm時(shí),采用V方式安裝, 管徑大于200mm時(shí),采用Z方式安裝。即可以用V方式安裝又可以方式安裝換能器,盡量選用Z方式。實(shí)踐表明,Z方式安裝換能器超聲波信號(hào)強(qiáng)度高,測(cè)量穩(wěn)定性也好。


4.3 及時(shí)核校

現(xiàn)場(chǎng)安裝固定式超聲波流量計(jì)數(shù)量大、范圍廣用戶,可以配備一臺(tái)同類(lèi)型便攜式超聲波流量計(jì),用于核?,F(xiàn)場(chǎng)儀表情況。一是堅(jiān)持一裝一校,即對(duì)每一臺(tái)新裝超聲波流量計(jì)安裝調(diào)試時(shí)進(jìn)行核校,確保選位好、安裝好、測(cè)量準(zhǔn);二是對(duì)線運(yùn)行超聲波流量計(jì)發(fā)生流量突變時(shí),要利用便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行及時(shí)核校,查清流量突變?cè)颍宄莾x表發(fā)生故障流量確實(shí)發(fā)生了變化。


4.4 定期維護(hù)

他流量?jī)x表相比,超聲波流量計(jì)維護(hù)量是比較小。外貼換能器超聲波流量計(jì),安裝以后無(wú)水壓損失,無(wú)潛漏水,只需定期檢查換能器是否松動(dòng),與管道之間粘合劑是否良好即可;插入式超聲波流量計(jì),要定期清理探頭上沉積雜質(zhì)、水垢等有無(wú)漏水現(xiàn)象;是一體式超聲波流量計(jì),要檢查流量計(jì)與管道之間法蘭鏈接是否良好,并考慮現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度對(duì)其電子部件影響,等待。定期維護(hù)可以確保超聲波流量計(jì)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

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