目前流量測(cè)量已有很大發(fā)展,**新型流量?jī)x表也不斷出現(xiàn), 沒(méi)有一種流量?jī)x表能適用于所有工業(yè)介質(zhì)的流量測(cè)量, 它們?cè)谛阅苌嫌衅涮攸c(diǎn)和相應(yīng)的適用范圍。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)合的各種形式的超聲波流量計(jì)已相繼出現(xiàn)。外夾、時(shí)差式超聲波液體流量計(jì), 適用于工業(yè)環(huán)境下連續(xù)測(cè)量不含大濃度懸浮粒子或氣體的絕大多數(shù)清潔均勻液體的流量和熱量, 其應(yīng)用領(lǐng)域涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利和污水處理等行業(yè)。

超聲脈沖在流體中傳播的速度與流體速度有對(duì)應(yīng)的關(guān)系, 即順流時(shí)的超聲脈沖傳播速度比逆流時(shí)傳播的速度要快, 這兩種超聲脈沖傳播的時(shí)間差越大, 則流量也越大, 據(jù)此, 實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。在實(shí)際工作過(guò)程中, 處在上下游的傳感器將同時(shí)發(fā)射超聲波脈沖, 如圖1所示, 顯然一個(gè)是逆流傳播, 一個(gè)是順流傳播。流體的作用將使兩束脈沖以不同的傳播時(shí)間到達(dá)接收換能器。由于兩束脈沖傳播的實(shí)際路程相同, 傳輸時(shí)間的不同直接反映了流體流速的大小。

時(shí)差法測(cè)量技術(shù):兩個(gè)傳感器既作為超聲信號(hào)發(fā)射器和接收器。當(dāng)傳感器安裝在管線(xiàn)上他們相互之間進(jìn)行聲信號(hào)通訊, 工作時(shí), 每一個(gè)傳感器作為發(fā)射器, 發(fā)射一定量的聲脈沖, 然后作為接收器接收相同數(shù)量的信號(hào), 順流與逆流方向上聲信號(hào)發(fā)射與接收的時(shí)間間隔被測(cè)量, 當(dāng)管內(nèi)流體靜止時(shí), 順流與逆流方向的聲傳播時(shí)間相等, 當(dāng)液體流動(dòng)時(shí), 順流方向的信號(hào)傳播時(shí)間短于逆流方向。順流與逆流方向傳播的時(shí)間差與流速成正比。

超聲波流量計(jì)是一種非接觸式儀表, 流體中未設(shè)置任何阻礙件, 屬無(wú)阻礙流量計(jì), 對(duì)流束無(wú)影響, 也沒(méi)有壓力損失, 它既可用于任何流體, 特別是具有高黏度、強(qiáng)腐蝕, 非導(dǎo)電性等性能的液體的流量測(cè)量, 也能測(cè)量氣體流量。特別在大口徑流量測(cè)量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn), 它是發(fā)展迅速的一類(lèi)流量計(jì)之一。

現(xiàn)今所存在的缺點(diǎn)主要是可測(cè)流體的溫度范圍受超聲波傳感器器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制, 以及高溫下被測(cè)流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全。另外, 超聲波流量計(jì)的測(cè)量線(xiàn)路比一般流量計(jì)復(fù)雜。

選擇安裝管段對(duì)于順利地通過(guò)安裝程序, 獲得***高的測(cè)量精度是至關(guān)重要的。所選管段應(yīng)避開(kāi)干擾和渦流這兩種對(duì)測(cè)量精度影響較大的情況, 一般選擇管段應(yīng)滿(mǎn)足下列條件:避免在水泵、大功率電臺(tái)、變頻, 即有強(qiáng)磁場(chǎng)和震動(dòng)干擾的地方;上下游直管段內(nèi)徑與流量計(jì)內(nèi)徑之差小于流量計(jì)內(nèi)徑的1%, 其值應(yīng)小于5 mm。緊鄰流量計(jì)的上、下游須安裝一定長(zhǎng)度的直管段, 上游要大于10D (注:D=直徑) , 下游要大于5D;安裝傳感器的位置能夠保證管道始終滿(mǎn)管, 如果流體不滿(mǎn)管, 就會(huì)造成超聲波信號(hào)的阻斷, 無(wú)法正常安裝和測(cè)量。不要直接安裝在能夠產(chǎn)生壓降的設(shè)備下游, 如擴(kuò)徑、閥門(mén)、插入裝置等, 由于管道內(nèi)的液體當(dāng)壓力降低時(shí)會(huì)不同程度地釋出氣體, 產(chǎn)生氣泡, 液體中氣體含量增加會(huì)降低信號(hào)的強(qiáng)度, 同時(shí)增加了噪聲。選擇管材應(yīng)均勻致密, 易于超聲波傳輸?shù)墓芏? 例如除去管道表面容易剝落的油漆, 鐵銹, 水垢等雜物, 保證和換能器接觸的管道面平整不會(huì)存在氣泡。如果管道的涂漆是非常質(zhì)密的, 無(wú)需完全清除掉, 只需要表面光滑平整。確認(rèn)所選位置管道的口徑和儀表編程一致。管道外徑必須地實(shí)際測(cè)量。傳感器安裝在垂直管道時(shí), 實(shí)惠的方向是自下而上, 只有在現(xiàn)場(chǎng)條件不具備時(shí), 才考慮自上而下, 但是這時(shí)必須保證管道內(nèi)的背壓, 確保管道內(nèi)液體處于滿(mǎn)管狀態(tài)。

探頭安裝方式常用的基本兩種, 這兩種方式分別稱(chēng)為V法和Z法。一般地在小管徑時(shí) (DN100~300 mm) 可先選用V法, 如圖2所示;V法一般情況下是標(biāo)準(zhǔn)的安裝方法, 使用方便, 測(cè)量準(zhǔn)確?？蓽y(cè)管徑范圍為25 mm至大約400 mm;安裝探頭時(shí), 注意兩探頭水平對(duì)齊, 其中心線(xiàn)與管道軸線(xiàn)水平一線(xiàn)。

當(dāng)管道很粗或由于液體中存在懸浮物、管內(nèi)壁結(jié)垢太厚或襯里太厚, 造成V法安裝信號(hào)弱, 機(jī)器不能正常工作時(shí), 選用Z法安裝。V法測(cè)不到信號(hào)或信號(hào)質(zhì)量差時(shí)則選用Z法, 管徑在DN300mm以上或測(cè)量鑄鐵管時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用Z法。

Z法可測(cè)管徑范圍為100 mm至大約3000 mm。實(shí)際安裝流量計(jì)時(shí), 建議300 mm以上的管道都要選用Z法, 如圖3所示。

超聲波流量計(jì)的維護(hù)量非常低, 常規(guī)維護(hù)為6~12月一次:檢查探頭端面是否有油或灰塵附著物, 具體時(shí)間間隔根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況定。

當(dāng)管道液體靜止, 而且周?chē)鸁o(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾、無(wú)強(qiáng)烈振動(dòng)的情況下, 表頭顯示為零, 此時(shí)自動(dòng)設(shè)置零點(diǎn), 消除零點(diǎn)飄移, 運(yùn)行時(shí)須做小信號(hào)切除, 通常流量小于滿(mǎn)程流量的5%, 自動(dòng)切除。同時(shí)零點(diǎn)也可通過(guò)菜單進(jìn)行調(diào)整。

啟動(dòng)儀表運(yùn)行前, 首先要對(duì)參數(shù)進(jìn)行有效設(shè)置, 例如, 使用單位制、安裝方式、管道直徑、管道壁厚、管道材料、管道粗糙度、流體類(lèi)型、兩探頭間距、流速單位、***小速度、***大速度等。只有所有參數(shù)輸入正確, 儀表方可正確顯示實(shí)際流量值。

為了保證流量計(jì)的準(zhǔn)確度, 需進(jìn)行定期的校驗(yàn), 通常采用更高精度的便攜式流量計(jì)進(jìn)行直接對(duì)比, 利用所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算:誤差= (測(cè)量值-標(biāo)準(zhǔn)值) /標(biāo)準(zhǔn)值, 利用計(jì)算的相對(duì)誤差, 修正系數(shù), 使得測(cè)量誤差滿(mǎn)足±2%的誤差, 即可滿(mǎn)足計(jì)量要求。

對(duì)于外貼換能器超聲波流量計(jì), 安裝以后無(wú)水壓損失, 無(wú)潛在漏水, 只需定期檢查換能器是否松動(dòng), 與管道之間的黏合劑是否良好即可;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(wú)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)與管道之間的法蘭連接是否良好, 并考慮現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度對(duì)其電子部件的影響, 等等。定期維護(hù)可以確保超聲波流量計(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

故障原因及解決方法:

(1) 換能器與主機(jī)之間連線(xiàn)斷開(kāi)了。解決方法:重新連接; (2) 出現(xiàn)了電源污染。解決方法:凈化電源; (3) 換能器位置發(fā)生了移動(dòng)。解決方法:重新調(diào)整換能器位置。

故障原因及解決方法:

換能器聲楔出現(xiàn)故障。解決方法:更換換能器。

故障原因及解決方法: (1) 流體受到干擾, 流態(tài)不穩(wěn)。解決方法:更換換能器位置; (2) 主機(jī)阻尼系數(shù)設(shè)置太小。解決方法:增大阻尼系數(shù)。

故障原因及解決方法:

主機(jī)出現(xiàn)了故障。解決方法:更換主機(jī)。

超聲波流量計(jì)作為一種以微電技術(shù)為基礎(chǔ)的高精度測(cè)量設(shè)備, 雖然其本身具有一定的抗外界電磁和電子干擾的能力, 但是安裝現(xiàn)場(chǎng)往往復(fù)雜多變, 如果不對(duì)使用環(huán)境中的“電氣噪聲”提出要求, 那么在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)就有可能由于疏忽將其置于電磁場(chǎng)合電子干擾環(huán)境之中, 比如變壓器或固定的無(wú)線(xiàn)通訊場(chǎng)所附近, 儀表測(cè)量的準(zhǔn)確性及工作的可靠性就因此可能受到影響。超聲波流量計(jì)均可管外安裝、非接觸測(cè)流, 儀表造價(jià)基本上與被測(cè)管道口徑大小無(wú)關(guān), 是較好的大管徑流量測(cè)量?jī)x表。并且超聲波流量計(jì)不用在流體中安裝測(cè)量元件, 故不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài), 不產(chǎn)生附加阻力, 儀表的安裝及檢修均不影響生產(chǎn)管線(xiàn)運(yùn)行。