随着时代的发展和社会的文明进步,人们对产品的性能、环保的指标、能源物耗的要求越来越严格,对原有计量仪表进行更新换代,引进超声波流量计。由于超声波流量计是一种非接触式仪表,避免了仪表被堵赛或腐蚀的问题,特别是对测量对象质量的要求不苛刻,适合测量含有一定颗粒、气泡或许多杂质的污水,解决了其他流量计无法实现准确测量的问题。超声波流量计安装方便,功能齐全,调试简单,计量准确,稳定性好,几乎是属于免维护仪表,工作强度因此而大大降低。
超声流量计是通过检测流体流动对超声束的作用以测量流量的仪表。 超声流量计主要由安装在测量管道上的超声换能器(或由换能器和测量管组成的超声流量传感器)和转换器组成。
超声流量计因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,它是发展迅速的一类流量计之一。
各种超声流量计已广泛用于工业生产、商业计量和水利检测等方面,如:
在市政行业的原水、自来水、中水、污水的计量中,超声流量计具有大量程比、无压损的特点,在保证测量准确度的同时提高了管网的输水效率;
在水利水电行业的输水管道、渠道、泵站、电站的流量计量中,超声流量计具有大口径、现场安装、在线标定的特点,使准确测量成为可能。同时通过对水泵、水轮机单泵、单机的计量来实现设备优化、经济运行的目的;
在工业冷却循环水的计量中,超声流量计实现了在线不断流带压安装和在线标定;
在商业计量方面多声道超声流量计已达到优于0.2%的准确度。
根据对信号检测的原理,超声流量计可分为传播速度差法、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。
1、时差法:测量顺逆传播时传播速度不同引起的时差计算被测流体速度。
它采用两个声波发送器(SA和SB)和两个声波接收器。同一声源的两组声波在SA与RA之间和SB与RB之间分别传送。它们沿着管道安装的位置与管道成θ角(一般θ=45°)。由于向下游传送的声波被流体加速,而向上游传送的声波被延迟,它们之间的时间差与流速成正比。也可以发送正弦信号测量两组声波之间的相移或发送频率信号测量频率差来实现流速的测量。
2、相位差法 :测量顺逆传播时传播时由于时差引起的相位差计算速度。
它的发送器沿垂直于管道的轴线发送一束声波,由于流体流动的作用,声波束向下游偏移一段距离。偏移距离与流速成正比。
3、频差法 :测量顺逆传播时传播时的声环频率差。
当超声波在不均匀流体中传送时,声波会产生散射。流体与发送器间有相对运动时,发送的声波信号和被流体散射后接收到的信号之间会产生多普勒频移。多普勒频移与流体流速成正比。也可只采用一个变换器既作为发送器又作为接收器,这种方式称为单通道式。在单通道多普勒血液流量计中,发送器间隔地发送声脉冲信号,在两个声脉冲间隔的时间中,接收从血管壁和血管内红血球反射回来的声脉冲信号。采用控制线路选择给定距离处的红血球反射信号,通过比较后得到多普勒频移,它与血液流速成正比。在已知血管横截面时可得到血液流量。
超声波流量计在使用时应注意以下几点:
选择好测量点。在所有流量计的安装中超声波流量计的安装是最简单便捷的,只要选择一个合适的测量点,把测量点处的管道参数输入到流量计中,然后把探头捆绑在管道上就可以了,为了保证测量精准,选择测量点时要求选择在液体流场分布均匀的部分,一般应选择充满流体的管段,如管道的垂直部分或充满液体的水平管道;选择距上游10倍直径、下游5倍直径以内的均匀直管段,没有任何阀门、弯头、变径等干扰流场装置;选择能保证测量点处的温度在可工作范围以内;选择时要充分考虑管内壁结垢后状况,尽量选择在无结垢的管段和管材均匀密致,易于超声波传输的管段。
安装好探头。在安装探头之前要把管线清理干净,除去一切锈迹油漆,用磨光机打光,擦去油污和灰尘。并在管壁涂上足够的耦合剂,然后把探头紧贴管壁捆绑好。在安装探头过程中,千万要注意在探头和管壁之间不能有空气泡和沙粒。在水平管段上,要把探头安装在管道截面的水平轴上,以防管内上部可能存在气泡。搞好检查。检查主要是检查探头接收信号强度、总传输时间、时差及传输时间比,以确定安装是否最佳。