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超聲波流量計(jì)的選型及應(yīng)用 流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)

時(shí)間：2020-07-30    來源：儀多多儀器網(wǎng)    作者：儀多多商城     
摘 要超聲波流量計(jì)是一種利用超聲波脈沖來測(cè)量流體流量的速度式流量儀表，它從80年代開始進(jìn)入我國工業(yè)生產(chǎn)和計(jì)量領(lǐng)域，并在90年代得到迅速發(fā)展。文章對(duì)我佃國內(nèi)市場(chǎng)上出現(xiàn) 了各類超聲波流量進(jìn)行了深入研究分析，結(jié)合多年的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)闡述了超聲波流量計(jì)的分類方法；從儀表性能、被測(cè)介質(zhì)經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性等方面總結(jié)了選用超聲波流量的原則，并對(duì)應(yīng)用中如何選位、安裝、維護(hù)提出具體建議，為用戶合理選擇和應(yīng)用超聲波流量計(jì)提供了一些可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)和方法。
關(guān)鍵詞：超聲流量計(jì)；換能器；時(shí)差式；安裝方式

近幾年來，隨著電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，利用超聲波脈沖測(cè)量流體流量的技術(shù)發(fā)展很快，基于不同原理，適用于不同場(chǎng)合的各種型式的超聲波流量計(jì)得到了廣泛應(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)、怎樣選擇合適的類型，使用中應(yīng)注意些什么問題等一系列問題，本文綜合國內(nèi)超聲波流量計(jì)目前的發(fā)展情況及多年應(yīng)用的實(shí)踐，對(duì)上述問題進(jìn)行了些探討。

1 超聲波流量計(jì)的分類

超聲波流量計(jì)的各類很多，依照不同的分類方法，可以分為不同類型的超聲波流量計(jì)。

1.1 多譜勒式超聲波流量計(jì)

如圖1，換能器1發(fā)射頻率為f1的超聲波信號(hào)，經(jīng)過管道內(nèi)液體中的懸浮顆?；驓馀莺?，頻率發(fā)生偏移，以f2的頻率反射到換能器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

所以流體流速

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，通過測(cè)量頻移就可得到流體流速，進(jìn)而求得流體流量。

1.2時(shí)差式超聲波流量計(jì)

時(shí)差式超聲波流量計(jì)是利用聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差與流體流速成正比這一原理來測(cè)量流體流量的。

如圖2，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，逆流方向的傳播時(shí)間為：

時(shí)間差為：

由于c>>v，故

所以，流體流速

同樣，c、L、θ均為常數(shù)，測(cè)得時(shí)間差△t即可求出流體流速v進(jìn)而求得流體流量。

2 區(qū)別

根據(jù)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這兩類超聲波流量計(jì)的主要區(qū)別

(1)適用的場(chǎng)合不同
固定式超聲波流量計(jì)用于安裝在某一固定位置，對(duì)某一特定管道內(nèi)流體的流量進(jìn)行長期不間斷的計(jì)量；便攜式超聲波流量計(jì)具有很大的機(jī)動(dòng)性，主要用于對(duì)不同管道的流體流量作臨時(shí)性測(cè)量。

(2)供電方式不同
固定式超聲波流量計(jì)要求長期連續(xù)運(yùn)行，所以要使用220V交流電源，便攜式超聲波流量計(jì)既可以使用現(xiàn)場(chǎng)的交流電源，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)量的需要。

(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的參數(shù)；便攜式超聲波流量計(jì)只是為了現(xiàn)場(chǎng)查看當(dāng)時(shí)流量和短時(shí)間內(nèi)的累計(jì)流量，故一般無輸出信號(hào)功能，但為了方便測(cè)量不同管道流量，它具有豐富的貯存功能，可以同時(shí)存貯數(shù)十條不同管道的參數(shù)，供隨時(shí)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)比較早，用戶最熟悉且應(yīng)用廣泛的超聲波流量計(jì)，安裝換能器無需管道斷流，即貼即用，它充分體現(xiàn)了超聲波流量計(jì)安裝簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)。

(2)管段式

某些管道因材質(zhì)疏、導(dǎo)聲不良，或者銹蝕嚴(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)無法正常測(cè)量，所以產(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)在測(cè)量中的一個(gè)難題。而且測(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。在安裝上可以不斷流，利用專門工具在有水的管道上打孔，把換能器插入管道內(nèi)，完成安裝。由于換能器在管道內(nèi)，其信號(hào)的發(fā)射、接受只經(jīng)過被測(cè)介質(zhì)，而不經(jīng)過管壁和襯里，所以其測(cè)量不受管質(zhì)和管襯材料限制。

3 超聲波流量計(jì)的選型

超聲波流量計(jì)除上述各種類型外，近年來又出現(xiàn)了采用數(shù)字化電路的數(shù)字式超聲波流量計(jì)，把換能器和轉(zhuǎn)換器做在一起的一體式超聲波流量計(jì)，等等。面對(duì)眾多類型的超聲波流量計(jì)，用戶要根據(jù)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)的顆?；驓馀莸牧黧w，如工廠排放液、未處理的污水、雜志含量穩(wěn)定的工廠過程液等。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，而且不同廠家的儀表性能及對(duì)被測(cè)廠家的要求也不一樣。選擇此類超聲波流量計(jì)即要對(duì)被測(cè)介質(zhì)心中有數(shù)，也要對(duì)所選用的超聲波流量計(jì)的性能、精度和對(duì)被測(cè)介質(zhì)的要求有深入的了解。

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儀表的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行一個(gè)區(qū)域內(nèi)的流體平衡測(cè)試 ，檢查管道的當(dāng)時(shí)流量情況等。如果不作固定安裝，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)較多、應(yīng)用范圍廣泛的是時(shí)差式超聲波流量計(jì)。它主要用來測(cè)量潔凈的流體流量，在自來水公司和工業(yè)用水領(lǐng)域，得到廣泛應(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)的均勻流體，如污水等介質(zhì)的流量，而且精度可達(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)流體的測(cè)量都可以達(dá)到滿意的效果。

3.4管道式超聲波流量計(jì)

精度最高，可達(dá)到±0.5%，而且不受管道材質(zhì)、襯里的限制，適用于流量測(cè)量精度要求高的場(chǎng)合。但隨著管徑的增大，成本也會(huì)隨增加，通常情況下，選用中小口徑的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)

如果有足夠的安裝空間，使用插入式換能器代替外貼式換能器，徹底消除了管襯、結(jié)垢及管壁對(duì)超聲波信號(hào)衰減的影響，測(cè)量穩(wěn)定性更高，也大大減小了維護(hù)工作量。而且，由于插入式換能器也可以不斷流安裝，所以其應(yīng)用正在不斷推廣。

有的廠家推出了內(nèi)部為數(shù)字化電路的超聲波流量計(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(模擬電路的精度為±1.5%，數(shù)字電路可以達(dá)到±1.0%)，而且集成度提高，儀表體積大大減小，有多種信號(hào)輸出模式供選擇，在實(shí)際應(yīng)用也取得了很好的效果。用戶在使用中可以和模擬電路的超聲波流量計(jì)進(jìn)行比較。
超聲波流量計(jì)的功能選擇，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況來確定。如果測(cè)量雙向流體，一定要選擇帶有正負(fù)計(jì)量功能的超聲波流量計(jì)；如果用戶需要定期了解流體在一定時(shí)段有流量情況，可以選擇帶打印機(jī)的超聲波流量計(jì)?？傊x擇的超聲波流量計(jì)的功能既要滿足用戶需要，也不必貪多求全，造成許多功能閉置不用，而增加購買成本。

4 超聲波流量計(jì)的應(yīng)用

超聲波流量計(jì)在應(yīng)用中，需要注意以下幾個(gè)方面的問題：

4.1 正確選擇

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

4.2 合理安裝

換能器安裝不合理是超聲波流量計(jì)不能正常工作的主要原因。安裝換能器需要考慮位置的確定和方式的選擇兩個(gè)問題。確定位置時(shí)除保證足夠的上、下游直管段外，尤其要注意換能器盡量避開有變頻調(diào)速囂、電焊機(jī)等污染電源的場(chǎng)合。在安裝方式上，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。對(duì)于即可以用V方式安裝又可以方式安裝的換能器，盡量選用Z方式。實(shí)踐表明，Z方式安裝的換能器超聲波信號(hào)強(qiáng)度高，測(cè)量的穩(wěn)定性也好。

4.3 及時(shí)核校

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安裝固定式超聲波流量計(jì)數(shù)量大、范圍廣的用戶，可以配備一臺(tái)同類型的便攜式超聲波流量計(jì)，用于核校現(xiàn)場(chǎng)儀表的情況。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)在安裝調(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)在線運(yùn)行的超聲波流量計(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，查清流量突變的原因，弄清楚是儀表發(fā)生故障還是流量確實(shí)發(fā)生了變化。

4.4 定期維護(hù)

與其他流量儀表相比，超聲波流量計(jì)的維護(hù)量是比較小的。對(duì)于外貼換能器超聲波流量計(jì)，安裝以后無水壓損失，無潛在漏水，只需定期檢查換能器是否松動(dòng)，與管道之間的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的雜質(zhì)、水垢等有無漏水現(xiàn)象；如果是一體式超聲波流量計(jì)，要檢查流量計(jì)與管道之間的法蘭鏈接是否良好，并考慮現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度對(duì)其電子部件的影響，等待。定期維護(hù)可以確保超聲波流量計(jì)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

4.5 故障排除

超聲波流量計(jì)常見的故障原因及排除故障的方法如表：

5 結(jié)束語

目前，超聲波流量計(jì)的各類很多，應(yīng)用也很廣泛，在流量測(cè)量方面發(fā)揮著越來越重要的作用，而且其技術(shù)更新很快，不斷有新型的超聲波流量計(jì)推向市場(chǎng)，走向用戶。只有把握超聲波流量計(jì)的發(fā)方向，才能更好的了解它，應(yīng)用它，便它更好的服務(wù)于生產(chǎn)和計(jì)量工作。
玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的選用參考如下

    塑料管轉(zhuǎn)子流量計(jì)錐管主要部分均由AS，ABS塑料制成，有較好的耐腐性能;

    具有結(jié)構(gòu)合理、體積小、重量輕、錐管不易破碎等特點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、食品等工業(yè)部門。

    連接方式可分為：插接、焊接、螺紋和法蘭連接四種。

    玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)選用方法

    1．測(cè)量的對(duì)象。

    即測(cè)量介質(zhì)種類、壓力大小、化學(xué)性質(zhì)。如液體介質(zhì)、氣體介質(zhì)，對(duì)具腐蝕性的介質(zhì)則應(yīng)選擇耐腐流量計(jì)。

    2．流量計(jì)本身性能。

    根據(jù)自身的管道尺寸及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，可選擇流量計(jì)安裝方式，一般玻轉(zhuǎn)有面板式安裝及垂直安裝兩種，連接方式多樣。

    如果是小流量范圍，可選用球浮子式，因它測(cè)量時(shí)穩(wěn)定、不易積塵、精度較高、互換性好。

    3．根據(jù)價(jià)格選用。

    一般來講，精度高的價(jià)格高。

    要根據(jù)測(cè)量目的選用儀表精度等級(jí)，如只須控制測(cè)量介質(zhì)通過量，經(jīng)試運(yùn)行調(diào)整，以后需始終穩(wěn)定這個(gè)通過量，那么精度就是次要的。

 

標(biāo)簽: 玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)
玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)標(biāo)簽： 玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的選用參考如下_玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)組合標(biāo)題：



    外夾式智能超聲波流量計(jì)是一種常用的流量儀表產(chǎn)品類型，采用了現(xiàn)今的多脈沖技術(shù)、信號(hào)數(shù)字化處理技術(shù)及糾錯(cuò)技術(shù)測(cè)量數(shù)據(jù)可以更加精準(zhǔn)。

    外夾式智能超聲波流量計(jì)常見問題的解決方法

    1、超聲波流量計(jì)探頭使用一段時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)不定期的報(bào)警。尤其是輸送介質(zhì)雜質(zhì)較多時(shí)，這種問題會(huì)較常見。解決辦法：定期清理探頭(建議一年清理一次)。

    2、超聲波流量計(jì)輸送介質(zhì)含有水等液體雜質(zhì)時(shí)，流量計(jì)引壓管容易產(chǎn)生積液，氣溫較低時(shí)會(huì)出現(xiàn)引壓管凍堵現(xiàn)象，尤其在北方地區(qū)冬季較常見。解決辦法：對(duì)引壓管進(jìn)行吹掃或加電伴熱

    3、超聲波流量計(jì)對(duì)管道的要求非常嚴(yán)格不能有異響否則會(huì)影響測(cè)量誤差很大

    超聲波在傳播過程中，由于受介質(zhì)和介質(zhì)中雜質(zhì)的阻礙或吸收，其強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生衰減。不論是超聲波流量計(jì)還是超聲波物位計(jì)，對(duì)所接受的聲波強(qiáng)度都有一定要求，所以都要對(duì)各種衰減進(jìn)行抑制。

    4、瞬時(shí)流量波動(dòng)大?

    信號(hào)強(qiáng)度大,本身測(cè)量流體波動(dòng)大.

    解決方法:調(diào)整好探頭位置,提高信號(hào)強(qiáng)度,保證信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)定,如本身流體波動(dòng)大,則位置不好,重新選點(diǎn),確保前10D后5D的工況要求.

    5、外夾式超聲波流量計(jì)信號(hào)低?

    這個(gè)取決于儀表本身的技術(shù)含量,經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)大量的測(cè)試實(shí)例證明,像管道時(shí)間長,結(jié)垢嚴(yán)重,管徑大的問題,精川TUF-2000系列較其他外夾式超聲波流量計(jì),出信號(hào)非?？?而且信號(hào)很穩(wěn)定。.

    解決方法:對(duì)于管徑大、結(jié)垢嚴(yán)重、建議選用品質(zhì)好的外夾式超聲波流量計(jì)，探頭安裝處管道要打磨干凈,用耦合劑或耦合片排除探頭與工件表面之間的空氣，使超聲波能有效地傳入管道內(nèi)，保證探測(cè)面上有足夠的聲強(qiáng)透射率.

    6、測(cè)量介質(zhì)中偶爾有氣泡產(chǎn)生,用時(shí)差法的超聲波流量計(jì)是否有影響?

    今精川TUF-2000系列外夾式超聲波流量計(jì)有雙模式,當(dāng)有氣泡時(shí),可以自動(dòng)轉(zhuǎn)入多普勒模式去測(cè)量,當(dāng)氣泡消失時(shí),會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入時(shí)差法測(cè)量.

    7、儀表在現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)干擾下無法使用?

    現(xiàn)場(chǎng)有變頻器或高電壓電纜場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾

    建議：遠(yuǎn)離變頻器或高電壓電纜場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾

    8、目前市場(chǎng)上外夾式的超聲波流量計(jì)管徑最小能測(cè)到多少?溫度最高多少?

    解答：現(xiàn)在全世界只有精川TUF-2000系列最小管徑能測(cè)到6mm,溫度能測(cè)到550℃，像測(cè)熔鹽和導(dǎo)熱油這類工況，這是其他品牌流量計(jì)無法做到的。

    9、怎樣選擇一款合適的超聲波流量計(jì)?

    解答：管道材質(zhì)、管壁厚度及管徑;流體類型、是否含有雜質(zhì)、氣泡以及是否滿管;流體溫度，流量計(jì)類型，是便攜的還是固定在線的。







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