超声波流量计的应用技术.docx

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1、超声波流量计的应用摘要：在实际生产中，经常要对各种液态介质进行检测，检测的数据作为工艺决策、过程控制、参数调整、能源消耗的依据。选择一种好的流量计，对企业进行科学管理，成本核算是非常重要的。超声波流量计因具有高精度、高可靠性、高性能、低价格的显著特点，被广泛应用到污水处理系统和水消耗系统中，成为应用最广泛的测量仪表之一。二、超声波流量计的原理和测量方法1、测量原理和组成1.1超声波流量计的组成超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累计系统组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接受的超声波信号经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表

2、进行显示和积算，这样就实现了流量的检测和显示。1.2超声波流量计的测量原理超声波流量计是基于超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息，如顺流和逆流的传播速度由于叠加了流体流速而不相同。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。三、超声波流量计的分类1、根据检测的方式，可分为传播速度差法（时间差法，频率差法，相位差法）、 多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。多普勒式和时差式超声波流量计的应用最为广泛。（1）多谱勒式超声波流量计多普勒法是利用声学多普勒原理，通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的，适用于含悬浮颗粒、气泡等

3、流体流量测量。只能用于测量含有适量能反射超声波信号的颗粒或气泡的流体, 如工厂排放液、未处理的污水、杂质含量稳定的工厂过程液等. 要注意它对被测介质要求比较苛刻, 即不能是洁净水, 同时杂质含量要相对稳定, 才可以正常测量。（2）时差式超声波流量计时差法是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的，进而求得流体的流量。主要用来测量洁净的流体流量, 此外它也可以测量杂质含量不高(杂质含量小于10 g /L,粒径小于1mm)的均匀流体, 如污水等介质的流量,而且精度可达1.5%。2、根据超声波流量计使用场合不同, 可以分为固定式超声波流量计和便携式超声波流量计。（1）便携式超声波

4、流量计适用于临时性测量, 主要用于校对管道上已安装其它流量仪表的运行状态, 进行一个区域内的流体平衡测试, 检查管道的当时流量情况等。如可使用便携式超声波流量计对大型设备循环冷却水管道流量进行测试，作为分析判断设备运行状况的重要依据。（2）固定式超声波流量计 固定式超声波流量计根据换能器供电方式不同, 可以分为外贴式、插入式、管段式三种。外贴式超声波流量计在安装换能器时无需管道断流，即贴即用，充分体现超声波流量计安装简单、使用方便的特点。但外贴式的超声波流量计，为保证探头与工艺管道之间不存在空气，需要定期涂抹偶合剂，有时探头在检修中无意碰撞，显示就明显不准确，这种方式也容易受到环境及管道内壁附

5、着物的影响。管段式的精度最高（可达0.5%），而且不受管道条件的影响，适用于流量精度要求较高的情况，但在安装的过程中需要断流。如果有足够的安装空间, 使用插入式换能器彻底消除了管衬、结垢及管壁对超声波信号衰减的影响, 可以在不断流的情况下安装，测量稳定性更高, 也大大减小了维护工作量，是一种较理想的超声波流量计类型。三、超声波流量计的应用1、选型正确的选型是超声波流量计正常工作的基础。在超声波流量计的选型过程中要充分考虑以下几个因素：（1）管道材质、管壁厚度及管径；（2）流体类型、是否含有杂质、气泡以及是否满管；（3）经济因素。小口径超声波流量计与其他流量仪表相比价格较贵，然而非管段式超声波流

6、量计价格并不明显增加。所以用于大口径、超大口径仪表有明显价格优势。在考虑以上几个因素的前提下，结合不同类别超声波流量计的优缺点进行选择。2 安装问题正确选择安装场所及传感器安装方式对于超声波流量计的稳定运行非常关键。超声波流量计出现的使用问题很大一部分跟安装不正确、不规范有关，譬如声波的接受信号弱、流量指示波动过大、误差较大等。（1）安装地点的选择直管段要求。为保证传感器前流体沿管轴平行流动，必须在传感器前设置一定的直管段。一般而言，应保证上游直管段长度大于10D（D 为被测管道的内径）， 下游大于5D。当上游有流量干扰因素如泵、阀门等时，直管段长度至少延长为30D。传感器安装位置。超声波传感

7、器应尽可能安装在与水平直径上下成45的范围内， 避免在垂直直径位置附近安装。否则在测量液体时传感器声波传送易受气体或颗粒影响, 在测量气体时受液滴或颗粒影响。传感器安装处和管壁反射处必须避开接口和焊缝。另外还应注意由控制阀高压力降等所形成的声学干扰，特别在测量气体流量时尤为重要，应设法避免。（2）安装方式的选择声道布置的发送和接收方式采用直射的Z 法还是反射的V 法或W 法， 选择的原则是要有足够的声路和介质吸收声波的程度， 还要考虑管道内壁的粗糙度。一般，小管径（25-75mm）采用W 型，中管径（75-250mm）采用V 型，大管径（250mm 以上）采3、3使用中出现的问题及解决措施在流

8、量计的实际使用过程中出现过以下问题，根据这些问题出现的原因采取相应的措施解决。（1） 超声波流量计的读数不稳定，出现负数主要原因：传感器安装时，上、下游传感器位置装反；传感器装在水流向下的管道上，管内未充满流体。清洁废水处理站处理清水流量和浓水流量使用超声波流量计，流量计通电使用时显示为负数，因直管段大部分埋在地下，考虑电源位置选择了与地面角度大约30度，水流向下的管道上安装，管道内不能充满流体，所以显示负数。现将超声波流量计改至进入水池的垂直管道上，流体能充满管道，按安装要求进行安装，现流量计显示正常。（2） 超声波流量计读数不正确，与正常相比较小。在超声波流量计参数设置的过程中，将小流量切除设置为0.03m/s,造成流量显示偏小。将小流量切除设置为0 m/s，流量计显示正常。（3） 超声波流量计读数不稳定，流量值忽正忽负，有时无法测量。原因：探头损坏；探头沉积的杂质、水垢；此时应更换传感器，清除探头上沉积的杂质、水垢。五、结论流量是企业能源消耗、成本核算的依据, 是企业生产过程中受控重要参数之一. 目前, 超声波流量计的应用也越来越广泛，了解并把握超声波流量计的原理性能特点，注意选型、安装、使用和维护，才能达到准确测量的目的，更好地服务于企业的生产。