淺談超聲波流量計的應用

　　近年來(lái)，由于電子技術(shù)的進(jìn)步，超聲波流量計發(fā)展很快，且日益完善，下面是小編搜集整理的一篇探究超聲波流量計應用的論文范文，供大家閱讀參考。

　　【摘 要】介紹了超聲波流量計的工作原理、結構、選型原則及安裝要求。

　　【關(guān)鍵詞】超聲波流量計;結構;選型;安裝

　　1 超聲波流量計的工作原理

　　超聲波流量計利用超聲波測量流量有許多種方法，其中典型的方法有時(shí)差法、聲循環(huán)法、多普勒法。本文主要介紹時(shí)差法超聲波流量計的工作原理，超聲波在流體中的傳播速度受到流體流速的影響，在流體順流方向和逆流方向是不一樣的，其傳播時(shí)間差和流體的流速成正比。只要測出超聲波在這兩個(gè)方向上傳播的時(shí)-間差，便可知流體的流速，再乘以管道截面積便可得流體的流量。具體計算公式如下：

　　超聲波在順流方向傳播時(shí)間t1為：

　　式中： L――聲程，m;

　　φ――管軸線(xiàn)與聲道之間的夾角，即聲道角;

　　c――聲波在靜止流體中的聲速，m/s;

　　v――流體沿管道軸向的流速，m/s;

　　超聲波傳播的時(shí)間差△t為：

　　由上可知這時(shí)只要測得t1和t2，便可求得流體流速，流體流量。

　　2 超聲波流量計的結構

　　超聲波流量計主要由換能器和控制器(變送器)兩部分構成。換能器有兩種，一種是發(fā)射換能器，另一種是接收換能器。發(fā)射換能器將電能轉換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收換能器接收到超聲波信號，通過(guò)傳輸線(xiàn)送到控制器(變送器)�？刂破�(變送器)的作用是將接收到的超聲波信號經(jīng)電子線(xiàn)路放大并轉換為與被測流體體積流量成正比的電信號，進(jìn)行顯示和累計計算，還可將信號進(jìn)行遠傳進(jìn)入DCS等控制系統。

　　3 超聲波流量計的選型

　　為確保流量計正常投運，儀表選型至關(guān)重要。超聲波流量計根據換能器的安裝方法不同可分為外夾式超聲波流量計、插入式超聲波流量計和標準管段式超聲波流量計。超聲波流量計的選型主要是根據計量要求選擇適合的流量計。

　　(1)外夾式超聲波流量計，優(yōu)點(diǎn)：①外夾式超聲波流量計的換能器安裝在管道外面，不與被測流體直接接觸，不存在換能器腐蝕、粘結等問(wèn)題;②測量時(shí)，在管道內部無(wú)任何測量部件，沒(méi)有壓力損失，不改變流體的流動(dòng)狀態(tài);③安裝簡(jiǎn)單方便，管道不用切斷，不用開(kāi)孔，安裝時(shí)不用停流;④可以便攜使用，便于對有懷疑的其他流量計進(jìn)行比對。不足：①對管道條件要求較高，應確定管道材質(zhì)、管道外徑、壁厚、襯里材質(zhì)和厚度等;②測量精度相對低一些。

　　(2)插入式超聲波流量計，優(yōu)點(diǎn)：①安裝時(shí)不用停流，使用專(zhuān)用安裝工具在管道上開(kāi)孔，換能器直接穿插在孔內;②與外夾式超聲波流量計相比，測量精度較高，不受管道銹蝕、結垢等的影響。不足：①換能器直接與被測流體接觸，易被腐蝕、結晶造成儀表測量不準確。

　　(3)標準管段式超聲波流量計，把換能器固定安裝在按照設計加工好的管段上，并且換能器直接與被測流體接觸。這種流量計能夠準確控制加工精度，同時(shí)可以精確測量管段的幾何尺寸，而且兩個(gè)換能器之間只有單一被測介質(zhì)，所以測量準確度較高，但是，不足是安裝麻煩，需要斷流，割開(kāi)管道安裝，而且對于大口徑管道定做價(jià)格較高，因此除非特殊要求一般不建議選用此種超聲波流量計。

　　綜上，超聲波流量計在選型時(shí)必須綜合考慮準確度、安裝條件、現場(chǎng)環(huán)境等，選擇適合的流量計。

　　4 超聲波流量計的安裝

　　(1)測量點(diǎn)的選�。孩贉y量點(diǎn)應盡量選擇距離上游10倍直徑、下游5倍直徑以?xún)染鶆蛑惫芏�，以確保流體所需的流速分布;②流量計盡可能水平或垂直安裝，管內必須充滿(mǎn)流體，當換能器安裝在傾斜管道上時(shí)，不要裝在上部和底部，以免管道內的氣體或雜質(zhì)進(jìn)入測量聲道，應盡可能使換能器處于和水平面成45度角的范圍內;③對于外夾式超聲波流量計，測量點(diǎn)管道內壁不能有過(guò)厚結垢層，盡量選擇無(wú)結垢的管段且應具有良好的導聲性能;

　　(2)換能器安裝方式

　�、賄法安裝

　　適用于管徑較小時(shí)，采用V法安裝擴大了聲程長(cháng)度，增加了順逆向聲波傳播時(shí)間;

　�、赯法安裝

　　Z法安裝方式一般適用于DN200以上管道，使用Z法安裝時(shí)超聲波在管道中直接傳輸，沒(méi)有折射，信號衰耗小。

　　5 超聲波流量計的應用

　　近年來(lái)，由于電子技術(shù)的進(jìn)步，超聲波流量計發(fā)展很快，且日益完善，越來(lái)越顯示出其優(yōu)越性。各種超聲波流量計已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)計量和水利檢測等方面，例如，在市政行業(yè)的原水、自來(lái)水、中水、污水的計量中，超聲波流量計具有大量程比，無(wú)壓損的特點(diǎn)，在保證測量準確度的同時(shí)提高了網(wǎng)的輸水效率;在工業(yè)冷卻循環(huán)水的計量中，超聲波流量計實(shí)現了在線(xiàn)不斷流帶壓安裝和在線(xiàn)標定。

　　6 結束語(yǔ)

　　綜上所述，超聲波流量計作為流量測量?jì)x表，有其獨特的優(yōu)點(diǎn)，在很多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應用，特別是智能化超聲波流量計，采用微處理器和程序控制，且帶通訊接口、功能更強、編程方便，因而具有更強的生命力。但是不論其如何發(fā)展，如果設計選型及安裝不當，不僅無(wú)法發(fā)揮其優(yōu)越性，還會(huì )帶來(lái)?yè)p失。因此，在實(shí)際應用中，超聲波流量計的正確選型及安裝是極為重要的兩個(gè)環(huán)節，必須引起我們的重視。

　　【參考文獻】

　　[1]高魁明.熱工測量?jì)x表[M].2版.冶金出版社，2006.

　　[2]徐英華，楊有濤.流量及分析儀表[M].中國計量出版社，2008.

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